原子物理(00003)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步Atomic Physics 原子物理学原子物理学结束第1页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback波动性:干涉、衍射、偏振波动性:干涉、衍射、偏振 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波 光二象性光二象性粒子性:黑体辐射、光电效应中表现粒子性:黑体辐射、光电效应中表现德布罗意波德布罗意波第2页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback德布罗意波:德布罗意波:光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波德布罗意波试验检验德布罗意波试验检验戴维孙
2、、革末电子衍射(散射)试验戴维孙、革末电子衍射(散射)试验(1927年年)菊池正士、菊池正士、G P 汤姆逊和塔尔塔科夫斯基透射衍射试验(汤姆逊和塔尔塔科夫斯基透射衍射试验(1928年)年)第3页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback透射衍射:透射衍射:光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波第4页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波单缝衍射:单缝衍射:第5页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力
3、学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波第6页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波第7页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波一束电子中,电子动能为一束电子中,电子动能为200eV,电子德布,电子德布罗意波长?罗意波长?第8页结束第一节:物质二象性第一节:物质二象性第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波电
4、子显微镜:比光更短波长,更高分辨率电子显微镜:比光更短波长,更高分辨率第9页结束第二节:测不准原理第二节:测不准原理第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback测不准原理测不准原理 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波第10页结束第二节:测不准原理第二节:测不准原理第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗意波单单缝衍射预计测不准关系:缝衍射预计测不准关系:单缝衍射关系单缝衍射关系第11页结束第二节:测不准原理第二节:测不准原理第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 光二象性光二象性 德布罗意波德布罗
5、意波测不准关系是普遍原理:测不准关系是普遍原理:测不准关系反应能级宽度与寿命:测不准关系反应能级宽度与寿命:第12页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 波函数意义波函数意义 波函数特征波函数特征自由粒子波函数:自由粒子波函数:物质波实质物质波实质 波函数与玻尔轨道波函数与玻尔轨道量子化条件量子化条件复数数形式复数数形式:第13页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 波函数意义波函数意义 波函数特征波函数特征利用利用:物质波实质物质波实
6、质 波函数与玻尔轨波函数与玻尔轨道量子化条件道量子化条件量子力学中波函数形式:量子力学中波函数形式:第14页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 波函数意义波函数意义 波函数特征波函数特征波函数意义波函数意义 波函数与玻尔轨波函数与玻尔轨道量子化条件道量子化条件波包:波包:大量粒子分布密度改变大量粒子分布密度改变电子双缝干涉电子双缝干涉在每次只有一个电子在每次只有一个电子经过狭缝情况下仍有经过狭缝情况下仍有干涉图样干涉图样第15页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量
7、子力学初步目录nextback 波函数意义波函数意义 波函数特征波函数特征波恩波恩提出德布罗意波统计意义:提出德布罗意波统计意义:波函数反应粒子在空间出现几率波函数反应粒子在空间出现几率 波函数与玻尔轨波函数与玻尔轨道量子化条件道量子化条件按照宏观概念中由波幅反应光强与微观概念光子按照宏观概念中由波幅反应光强与微观概念光子数对应关系,数对应关系,d体体积积内内发觉发觉粒子概率由波函数幅粒子概率由波函数幅度决定度决定:第16页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback 波函数意义波函数意义 波函数特征波函数特征按照波函数物
8、理意义,波函数应该满足条件按照波函数物理意义,波函数应该满足条件:波函数与玻尔轨道波函数与玻尔轨道量子化条件量子化条件连续、单值、有限、归一化连续、单值、有限、归一化第17页结束第三节:波函数及其物理意义第三节:波函数及其物理意义第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback波函数与玻尔轨道量子化条件:波函数与玻尔轨道量子化条件:波函数单值性要求轨道周长必须是波函数单值性要求轨道周长必须是德布罗意波长整数倍:德布罗意波长整数倍:第18页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback第19页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方
9、程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback对波函数:对波函数:求偏导数得:求偏导数得:第20页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback在有外场时:在有外场时:无外场时:无外场时:第21页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback如果外场V只是位置坐标函数,不随时间改变,波函数可认为两部分乘积:定态薛定谔方程定态薛定谔方程定态定态力学量算符力学量算符定态:能量不随时间改变态定态:能量不随时间改变态带入薛定谔方程分离变量:带入薛定谔方程分离变量:上式左右应是与空
10、间、时间无关常数上式左右应是与空间、时间无关常数第22页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback定态薛定谔方程定态薛定谔方程定态定态力学量算符力学量算符由由得得定态薛定谔方程定态薛定谔方程第23页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback力学量算符力学量算符定态定态力学量算符力学量算符由由得得算符:在运算上存在对应关系算符:在运算上存在对应关系第24页结束第四节:薛定谔方程第四节:薛定谔方程第三章:量子力学初步第三章:量子力学初步目录nextback在经典力学中在经典力学中定态
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