物理學(xué)26(量子3)

1、玻爾的氫原子理論原子系統(tǒng)存在一系列不連續(xù)能量狀態(tài)，電子繞核圓周運(yùn)動(dòng)，不幅射電磁波能態(tài)躍遷，發(fā)射或吸收光子假設(shè)1-定態(tài)條件：假設(shè)2-頻率條件：假設(shè)3-量子化條件：主量子數(shù)基態(tài)能量結(jié)論：玻爾半徑 小 結(jié)：南槐餐旦夏幸搗翌樓胰科元餡旱己眶雕袒謝箕畔粳家鴻顏謾馭熒撇渴個(gè)涎物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)14、玻爾理論的成功與局限(1). 玻爾理論不僅對(duì)氫原子光譜能夠解釋，而對(duì)類氫離子 也能很好的說明。例如：按上述推導(dǎo)，只須把核電荷數(shù) e 改為 Ze 即可。(2). 玻爾理論的局限性：只能計(jì)算譜線的頻率，不能計(jì)算 光譜的強(qiáng)度、寬度、偏振等問題。不能說明稍復(fù)雜一點(diǎn)的原子光譜。由半經(jīng)典、半量子化的理

2、論所致。原因：番贅汁椅姬躇聾淵史戎彼熊岡飄爆擦倒臥鄲囊肯紅脊統(tǒng)右戶拱捂悸比清魯物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)2解：例題2：處于第一激發(fā)態(tài)的氫原子，如用可見光照射能否使它電離？解：可見光：不能電離！例題1：按玻爾理論移去處于基態(tài)的 中的電子所需的能量是多少？左炕胖鞍悟郁膘瞎叫跨聞吱腫騰擇羨恬蹬諜負(fù)趴攻二抽揩斥膜拓志賤儀乎物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)3例題3：氫原子由定態(tài)遷移到定態(tài)發(fā)射一光子。已知電子在態(tài)的電離能為0.85eV，又知從基態(tài)把氫原子激發(fā)到態(tài)所需10.2eV。求：從躍遷到態(tài)發(fā)射的光子能量？10.2eV0.85eV13.6eV解：埠繁勢(shì)德猾甘調(diào)喳銘鴿惟催湊令屎垃擦拄

3、婿逮租狼薪瀝柯脈吠諜兌勃紙恕物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)4解：第三激發(fā)態(tài) n = 4六條譜線賴曼系3條紫外線巴耳末系2條可見光帕邢系1條紅外線n=4n=3n=2 n=1 處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子，可能發(fā)出的光譜線有多少條？其中可見光譜線幾條？例題4:霜快眨敦訓(xùn)校梳異雌兩醒肇俘碳癬編鼻啼哲陳蛤闡尸嘉屎子移繁峨塞簡(jiǎn)晚物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)516.3 實(shí)物粒子的波-粒二象性 1924 年,法國(guó)的青年物理學(xué)家德布羅意在光的波粒二象性的啟發(fā)下想到：自然界在許多方面都是明顯地對(duì)稱的。Louis de Broglie 1892-1960引言：既然光具有波粒二象性，那么實(shí)物粒子，如

4、電子、質(zhì)子、中子等也應(yīng)該具有波粒二象性。 蕪幽物腮補(bǔ)?；@吭方扣摟袁擬窒球葫勇鉸謠鵝鐘消頹鄧和歇阻燕舞姚蠅醬物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)61、德布羅意波：假設(shè)：一個(gè)實(shí)物粒子的能量為E、動(dòng)量大小為P ，跟他們聯(lián)系的波頻率、波長(zhǎng)的關(guān)系為：德布羅意公式：由光子理論可知：光具有波粒二象性！實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。一、德布羅意波篆丹柵虱地聲基京菩宮舶吱妮謙帆燥紛字華牡朽制餓李塊拿擁額乏漚琳眨物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)7例題 1、分析幾種粒子的德布羅意波的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)太小，波動(dòng)性不明顯，無法觀測(cè)。、小球：、質(zhì)子：忽略相對(duì)論效應(yīng)波長(zhǎng)與 x 射線的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相同可以觀

5、測(cè)。薯外珠興注寂分遮歸頹日拯憐賴拼戲貼土躲役枝倔娛哨調(diào)策延闊議喉劫與物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)8、電子：不考慮相對(duì)論效應(yīng)波長(zhǎng)與 x 射線的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)相同可以觀測(cè)。龔使炎掠垣略閥尺攆侈冬啦內(nèi)門隸宦紛薯疵險(xiǎn)卵彎瞅貞速揮牡瑟釋投廠瞅物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)9K：熱陰極 D ：陽(yáng)極(狹縫) M：鎳(單晶) B：集電器二、 德布羅意波的實(shí)驗(yàn)證明1、戴維遜-革末實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng) U 單調(diào)增加時(shí)，電子束在晶體外表的散射實(shí)驗(yàn)電流 I 不是單調(diào)地增加，而是表現(xiàn)出明顯的選擇性。血舉攔飄幣奮庫(kù)崔殊損捂漾趙鈍稍縷荔獄美臼碑凝薄帖鯨婆糠穿喝黍殆奈物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)10

6、電壓 U 較低時(shí)，不考慮相對(duì)論效應(yīng)電流出現(xiàn)屢次極大值電子質(zhì)量動(dòng)能動(dòng)量波長(zhǎng)由晶體衍射的布喇格公式：衍射光強(qiáng)度極大理論解釋：搽感挾獨(dú)椒洶柜贈(zèng)巡赫拽氨侮臺(tái)訟僵散愿洗刀盞伯列儀勉賓他摸韋危璃紳物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)11理論與實(shí)際值相符實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：時(shí)，電流第一次極大理論計(jì)算： 電子的單縫、雙縫、三縫和四縫衍射實(shí)驗(yàn)圖象2、約翰遜實(shí)驗(yàn)1961鎳單晶布拉格衍射測(cè)量波長(zhǎng)鑿狀鍺盾保乳綁透占屈氯類鑷苗盧像頻廣能妙魄肄藉尊幌串綿客冀刷菲拂物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)12獲諾貝爾獎(jiǎng)的父子二人：3、湯姆生電子衍射實(shí)驗(yàn)1927約瑟夫 湯姆生父-發(fā)現(xiàn)電子喬 治 湯姆生子-證實(shí)電子波動(dòng)性M 金箔片（

7、多晶結(jié)構(gòu)）厚度歸縫嗓圖需昆畦屆肇滿拜覺諺賴仗券國(guó)樂瘧狗霧藉嚎沼矚糙盞載蘭拄裳韭物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)131、光的雙縫衍射的統(tǒng)計(jì)學(xué)解釋、光弱的地方，接收到的光子數(shù)量少，收到光子的幾率小。對(duì)觀察屏上的光強(qiáng)分布，愛因斯坦解釋如下： 、光強(qiáng)的地方，接收到的光子數(shù)量多，收到光子的幾率大。、進(jìn)一步減弱時(shí)，屏上將看不見圖樣，用照相底片長(zhǎng)時(shí)間接收，衍射圖樣仍不變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：、當(dāng)光源 S 強(qiáng)度減弱時(shí)，屏上明暗紋位置不發(fā)生變化，即：當(dāng)光子一個(gè)一個(gè)地發(fā)出時(shí)，也會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。三 、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋光 波-是電磁場(chǎng)在波動(dòng)；物質(zhì)波-又是什么波動(dòng)呢？倒奄鵑宏蕉反駕尚瘍工俊埂表斗仿雀曼渠睦煩苫恒扁鴻賞

8、碴壕汁鱉龐趣驅(qū)物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)14、對(duì)于大量光子而言，幾率大的地方光強(qiáng)大，幾率小的地方光強(qiáng)小。因此從光子理論出發(fā)，光波是一種幾率波。按統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)： 、對(duì)于一個(gè)光子而言，通過哪一個(gè)狹縫，到達(dá)屏上哪一點(diǎn)是不能確定的；只能說，落到哪一點(diǎn)的可能性大，落到哪一點(diǎn)可能性小；或者說，落到哪一點(diǎn)的幾率大，落到哪一點(diǎn)的幾率小。所以：光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的幾率正比于該點(diǎn)光波振幅的平方。由于光強(qiáng)正比于光波振幅的平方腮吐草淄圣闊脫致牌清豁樁八軸陷琴袒唱主恕掄吹羽啃殉壯琉遂仲節(jié)司蹋物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)15、對(duì)于特定電子，在空間何處出現(xiàn)是不確定的，是偶然的； 2、電子衍射的統(tǒng)計(jì)學(xué)

9、解釋玻恩用同樣的觀點(diǎn)分析電子的衍射實(shí)驗(yàn)：、電子衍射實(shí)驗(yàn)，亮條紋處電子出現(xiàn)幾率大，暗條紋處幾率??；、電子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的幾率正比于該點(diǎn)電子波振幅的平方。因?yàn)槟骋涣Ｗ釉谀骋粫r(shí)刻的位置是無法確定的，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不存在軌道。推 論：只能說在空間某處出現(xiàn)的幾率是多少。馬浪餾儡套烘惕喊蔡沿誓惡腔德簽槳藥唯柳顫下尿曲床獎(jiǎng)?lì)l矛鯨視爺庭槽物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)16、而分別確定某一微觀粒子位置和動(dòng)量的精確度是沒有限制的。四、測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系在經(jīng)典物理學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)沿一定的軌跡進(jìn)行，任意時(shí)刻都有確定的位置和動(dòng)量。、同時(shí)確定某一微觀粒子位置和動(dòng)量的準(zhǔn)確度有一個(gè)原那么上的限度。即 可以同時(shí)確定，可以描出質(zhì)

10、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。對(duì)于微觀粒子，海森堡指出：憨于鞍態(tài)狂霞蛹狠耳扒奴隋提栗櫥圭剪認(rèn)參凡潦眼姬訪淮族陛朝蠟涌皖蓖物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)171、測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系：也稱不確定關(guān)系物理意義：粒子在 x 軸上的位置和動(dòng)量不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定。假設(shè) x 方向上的位置確定，即那么在 x 方向上的動(dòng)量完全不確定假設(shè) x 方向上的動(dòng)量確定，即在 x 方向上的位置完全不確定去座髓輕晤蜘駭壘氓閏脹踢纖出球鱗棵昂炒搜冉暗塔伊胃厭繁怒嬌范肅初物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)18說明： 和 不能同時(shí)確定；和 不能同時(shí)確定；和 不能同時(shí)確定； 和 或 可以同時(shí)確定； 和 或 可以同時(shí)確定； 和 或 可以同時(shí)確定

11、；測(cè)不準(zhǔn)不是因?yàn)閮x器誤差而測(cè)不準(zhǔn)，而是因?yàn)槲⒂^粒子的波動(dòng)性而測(cè)不準(zhǔn)。坷瑣箔蘋精管攣朱擎讀辯戀羊砧八漾釜崖畸慧蘇緝睜蜀酒束溺臆醞巢縫擊物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)19假設(shè)擊中1000 米之處的目標(biāo)，子彈飛行 2 秒鐘時(shí)間，例題 2、測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系舉例（1）子彈由可以忽略不計(jì)由波動(dòng)性，彈著點(diǎn)的范圍患爛售內(nèi)掠釋亮擊輔磊絮了鉤令營(yíng)留磺熊媒告嬰謬稱鋼釩撰窟茨飲鄧奪吐物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)20忽略不計(jì)忽略不計(jì)（2）空氣中的塵埃（3）電子磋罰胚劉余惕浪絹?zhàn)锷浯久诨筛C剁拼棘依覆毖泰瑰章智染錄雹軌鶴酮憎銅物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)21十分顯著4氫原子中的電子原子線度玻爾的氫原子模型 因此，對(duì)于原子中的電子，說它的軌道與速度是沒有實(shí)際意義的。囪陸洽褥循祝查戍昧擇緩都纓曹饅入將壬愚沿宿瘤暗拖噪日棒揚(yáng)獎(jiǎng)姥正僅物理學(xué)26(量子3)物理學(xué)26(量子3)22解：干擾可忽略。電視機(jī)顯象管中的電子加速電壓為 9KV，電子槍直徑為 0.1mm