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* * 目 录 第一章 绪 论 第二章 波函数和薛定谔方程 第三章 量子力学中的力学量 第四章 态和力学量的表象 第五章 微扰理论 第六章 散射(碰撞) 第七章 自旋与全同粒子 第八章 量子力学若干进展 RETURN * 一 、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系 第一章 绪 论 二 、量子物理学产生的历史背景 三 、量子力学的应用简介 RETURN * 一 、量子物理学的范围及其与经典物理学的关系 第一章 绪 论 经典物理: 描述宏观物理现象,只涉及体系行为的某些总的特征。 量子物理: 描述微观物理现象。主要研究微观粒子的行为,如原子、中子、电子等的运动规律。 经典物理学定律是量子物理学定律的极限形式。量子物理学规律是自然界中最普遍的定律之一。 RETURN * 二 、量子物理学产生的历史背景 (一)几个主要的经典物理学问题 (二)经典物理学的困难与量子物理学的诞生 1. 黑体辐射问题 2. 光电效应问题 3. 康普顿(Compton)效应 4. 原子结构及其光谱问题 RETURN * 二 、量子物理学产生的历史背景 (一)几个主要的经典物理学问题 19世纪末、20世纪初经典物理学理论发展到相当完善的地步,一般的物理现象都可归结于经典物理学理论。 1. 行星运动——牛顿力学 2. 热运动——热力学与玻耳兹曼统计等理论 3. 电磁运动——麦克斯韦方程组 RETURN * (二)经典物理学的困难与量子物理学的诞生 1. 黑体辐射问题 一个能全部吸收投射在其上面的辐射而无反射的物体称为绝对黑体,简称黑体。 能量密度 ? /10-4 cm 0 5 10 热平衡时,只与黑体的绝对温度 T 有关而与黑体的形状和材料无关。 * (1)维恩(Wien)经验公式 高频部分与实验相符。 (2)瑞利-金斯 (Rayleigh-Jeans) 公式 低频部分与实验相符; 紫外发散困难:?? ? 时, 实验 瑞利-金斯 维恩理论值 T=1646T 理论与实验发生巨大矛盾? * (3)普朗克(Planck)公式 普朗克 假说(1900年): 黑体分子(原子)可视为线性谐振子,以 h?(能量子)为能量单位不连续地发射和吸收辐射能量(h称为普朗克常量) 普朗克Max Planck (1858 - 1947) 因发现能量子荣获1918年诺贝尔物理学奖 普朗克公式: * 低频极限: 高频极限: 意义:①解决了物理学中的紫外实验困难问题 ②统一了维恩和瑞利 - 金斯公式 ③提出能量量子化的概念,奠定了量子理论基础 RETURN * 2. 光电效应问题 光电效应:光照射到金属表面上时,有电子从金 属表面上逸出的现象。 ①光的频率大于某一定值(遏止频率)时,才有光电子逸出,与光强无关。 ②光电子能量仅与光的频率有关,且成线性关系,与光强无关。光强只影响光电子数目。 ③当光的频率大于遏止频率时,不管光多么微弱,光电子在光照的瞬间(?10-9s)就会逸出。 经典理论的困难: 光的能量决定于光的强度即波幅,与频率无关。 * 爱因斯坦理论: 单色光的能量是成包的,每包大小为h?,当光照射金属表面时,这能量全部传给金属中的电子。电子用此能量来克服金属表面对它的束缚做功,剩余部分便是电子离开金属表面后的动能。 因发现光电效应和对理论物理学的贡献荣获1921年诺贝尔物理学奖 爱因斯坦 Albert Einstein (1879 -1955) * 光电方程 vm - 电子脱离金属表面后的速度 me - 电子质量, W0- 金属脱出功 其中: RETURN * 3. 康普顿(Compton)效应 康普顿效应:高频X射线经物质散射后,散射光 波长随散射角增加而增大的现象。 石墨体 X射线谱仪 经典理论困难:光被散射后波长不变。 * 康普顿假设: 波长随散射角增加而增大是X射线的光子与电子碰撞的结果。 q j c h n mv x - c h n 康普顿 A. H.Compton (1892 -1962) 因发现康普顿效应 荣获1927年 诺贝尔物理学奖 * 根据能量守恒: 根据动量守恒: ( ) 解之: 注意到: * 则: 电子康普顿散射波长 结论: 或 其中: ①光是由光子组成,能量是量子化的; ②微观碰撞事件中能量、动量守恒 。 意义: RETURN * 4. 原子结构及其光谱问题 实验:(1)原子是稳定的; (2)氢原子
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