量子力學(xué)基礎(chǔ)ppt課件(2)(已修改)
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【正文】 2022/6/1 1 大 學(xué) 物 理 University Physics 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 1900年普朗克提出了 “ 能量子 ” 概念 ， 1905年愛因斯坦提出了 “ 光的量子性 光子 ” ， 并由此得出了光的波粒二象性 。 1924年德布羅意提出了實(shí)物粒子波粒二象性假說 ， 后為電子衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí) 。 在德布羅意物質(zhì)波假說的基礎(chǔ)上 ， 薛定諤建立了 波動(dòng)力學(xué) ，海森堡則在測(cè)不準(zhǔn)原理的基礎(chǔ)上 ， 建立了 矩陣力學(xué) ，后來發(fā)現(xiàn)它們可以統(tǒng)一為 量子力學(xué) 。 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 量子力學(xué) 是描述 微觀 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論體系 ，它廣泛應(yīng)用于原子 、 分子 、 原子核物理及宏觀物體微觀結(jié)構(gòu)的研究 。 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 本章主要講解七個(gè)方面問題： 1）德布羅意波（實(shí)物粒子的波粒二象性） 2）不確定性原理 3）薛定諤方程 4）波函數(shù)的意義 5）一維無(wú)限深勢(shì)井中的粒子 6）勢(shì)壘和隧道效應(yīng) 7）掃描隧道顯微鏡 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 德布羅意波 1924年 ， 法國(guó)物理學(xué)家 德布羅意 在光的波粒二象性的啟發(fā)下 ， 從美學(xué)和自然界具有對(duì)稱性考慮 ， 提出了一個(gè)發(fā)人深省的問題 ：既然具有波動(dòng)特性的光和電磁輻射同時(shí)具有粒子的性質(zhì) ， 那么習(xí)慣上當(dāng)作經(jīng)典粒子處理的 電子 、 質(zhì)子 、 中子 、 原子分子 等是否同樣也具有波動(dòng)性質(zhì) ？ 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) hEmvhPh ??? ?? , 因此， 德布羅意 大膽地提出： 實(shí)物粒子 （指靜止質(zhì)量不為零的那些微觀粒子，如：電子、質(zhì)子、中子、分子等） 同樣具有波粒二象性 ，一個(gè)能量為 E、動(dòng)量為 P 的粒子同時(shí)也具有波動(dòng)性，其波長(zhǎng)為 ?、頻率為?，這種與 實(shí)物粒子相聯(lián)系的 波稱為 德布羅意波 （或 物質(zhì)波） 。 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 路易 .德布羅意 （ Louis de Broglie， 1892—— 1987） 出身于法國(guó)貴族家庭 ， 是法國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家莫里斯 .德布羅意的弟弟 。 早年對(duì)歷史學(xué)研究感興趣 ， 并獲得歷史學(xué)學(xué)士 。后來在他哥哥的影響下 ， 逐漸對(duì)物理學(xué)發(fā)生了興趣 ， 進(jìn)入巴黎大學(xué)攻讀研究生 ， 研究量子理論 。 1924年 ， 德布羅意在完成的博士論文中提出了德布羅意物質(zhì)波的假說 ，五年后因這篇論文而獲得 1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 。 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 尊敬的愛因斯坦閣下： 在我這里有一位研究生，已經(jīng)攻讀了五年的博士學(xué)位，如今即將畢業(yè)，在他提 交的畢業(yè)論文中有一些新的想法 ……………… 請(qǐng)對(duì)他的論文作出您的評(píng)價(jià)。 另外順便向您提及，該研究生的父親是我國(guó)的一位伯爵，內(nèi)閣的＊＊部長(zhǎng)，若您 …… ，將來您來法國(guó)定會(huì)受到隆重的接待。 朗之萬(wàn) 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 意波長(zhǎng)動(dòng)的細(xì)菌微粒的德布羅速度運(yùn)以計(jì)算一個(gè)質(zhì)量為例題 smkg /,][ 310 ?? ??物質(zhì)波特性才明顯的微粒微觀速低小有對(duì)粒子的波動(dòng)性不明顯只說明在通常條件下實(shí)物原子核的線度解：,)(p)(mm...ph????????????????152131034101033102100110636迄今無(wú)法測(cè)量 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 的電子的德布羅意波長(zhǎng)計(jì)算動(dòng)能例題 eVE K 54][ ?? ?? ?? ? nmEEnmeVEcmhcEmhphKKee1 2 40226k2k??????????納米電子伏特?M e Vcm e ?? 兆電子伏特電子靜能? ?kk mEpmpmmvmvE 22221 222 ?? ?????第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) ① 在德布羅意提出物質(zhì)波假設(shè) 3年后 （ 即 1927年 ） ， 著名的 戴維孫 (C. J. Davisson) 革末 (L. H. Germer)的電子衍射實(shí)驗(yàn) （ 電子在單晶鎳表面散射 ） 就證實(shí)了德布羅意物質(zhì)波的存在 。 德布羅意假設(shè) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 G Ni 片 （ 單晶 ） 抽真空 U I ?第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 戴維孫 革末電子散射實(shí)驗(yàn) (1927年 )，觀測(cè)到電子衍射現(xiàn)象 X射線 電子束 （波長(zhǎng)相同） Al粉末晶體上的衍射圖樣 電子雙縫干涉圖樣 楊氏雙縫干涉圖樣 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) ② 1927年， 湯姆遜 (G. P. Thomson)作了另一個(gè)多晶電子衍射實(shí)驗(yàn)（電子透射金箔） 衍射圖象 實(shí)驗(yàn)原理圖 金多晶薄膜 電子束 衍射圖象 1937年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予 GP湯姆遜與戴維遜，因?yàn)樗麄兊碾娮友苌鋵?shí)驗(yàn)，證實(shí)了德布羅意物質(zhì)波理論。 第 25章 量 子 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 1929年埃斯特曼用氦 原子 束和氫 分子 束進(jìn)行了衍射實(shí)驗(yàn)， 1936年馮哈爾巴恩和普賴斯沃克獲得了 中子的衍射實(shí)
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