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1、波粒二象性概要,1、黑体辐射:,普朗克能量子假说（1900） ：谐振子的能量 只可能是： E =nhv， n = 1, 2 , 3.,普朗克热辐射公式（1900） ：黑体的光谱辐射出射度，即在单位时间内从单位表面积发出的频率在 v附近单位频率区间的电磁波的能量为,或,斯特藩-玻耳兹曼定律：黑体对所有频率总的辐射出射为,能量子假设,光电效应（1921）：,红限频率v0 = A / h,爱因斯坦光量子假说（1905）:, 康普顿散射（1923）：,2、光的粒子性:,爱因斯坦与康普顿,3、粒子的波动性:,德布罗意假设（1921）：,此假设很快为戴维孙、革末和汤姆孙利用电子衍射实验证实。,概率波和概率
2、幅（1926）：,玻恩认为物质波描述了粒子在各处出现的概率，也就是说，德布罗意波是概率波。,玻恩用单值、有限、连续的波函数= (x,y,z,t)来描述微观粒子的运动,假定|2= *为粒子的概率密度,即在t时刻,在(x,y,z)处单位体积内出现粒子的概率,且:,德布罗意,4、不确定关系(1927)：,5、氢原子光谱(1913),谱线的波数,频率条件：,角动量量子化条件：,位置动量不确定关系：,能量时间不确定关系：,不确定关系,位置和动量的不确定关系,微观粒子不能同时具有确定的位置和动量，,1927年，德国物理学家海森伯提出,卢瑟福原子模型：,1911年卢瑟福根据 alpha 粒子散射实验提出了原
3、子有核模型。原子的质量几乎集中于带正电的原子核，而核的半径只占整个原子半径的万分之一至十万分之一；带负电的电子散布在核的外围。卢瑟福的原子有核模型成功地解释了a 粒子散射实验。,玻尔续量子实验,6、薛定谔方程(1926)（一维）,定态薛定谔方程（一维） ：,薛定谔方程描述非相对论实物粒子在势场中的状态随时间的变化，反映了微观粒子的运动规律。,薛定谔（Schrdinger 1887-1961）,1933年薛定谔获诺贝尔物理奖。,奥地利物理学家，提出量子力学最基本的方程。,7、薛定谔方程举例（一维）,一维无限深势阱中的粒子,能量量子化,德布罗意波长量子化,类似于经典的两端固定的弦驻波,势垒穿透：微
4、观粒子可以进入其势能（有限的）大于其总能量的区域，这是由不确定关系决定的。 在势垒有限的情况下，粒子可以穿过势垒到达另一侧，这种现象又称隧道效应。,谐振子,能量量子化,零点能,1986诺贝尔物理学奖:宾尼：设计出扫描式隧道效应显微镜,1986诺贝尔物理学奖: 罗雷尔：设计出扫描式隧道效应显微镜,8、氢原子：,主量子数,n=1,2,3,轨道量子数,l=0,1,2,3,n-1,轨道磁量子数,ml=-l,-(l-1),0,1,.,l,塞曼(Zeeman): 1902诺贝尔物理学奖得主,9、电子自旋(1926),电子自旋角动量,电子自旋在空间某一方向的投影,ms只有1/2（向上）和-1/2（向下）两个
5、值，为自旋磁量子数。,轨道角动量和电子自旋角动量的合角动量,玻尔磁子,电子自旋磁矩在磁场中的能量,10、多电子原子的电子组态,电子的状态用4 个量子数n,l,ml,ms确定。n相同的状态组成一壳层，可容纳2n2个电子；l相同的状态组成一次壳层，可容纳2（2l+1)个电子。,基态原子电子组态遵循两个规律：,（1）能量最低原理，即电子总处于可能最低的能级。一般n越大，l越大，能量就越高。,（2）泡利不相容原理(1921)，不可能有两个或两个以上的电子处在同一量子状态。即不能有两个电子具有相同的n, l, ml , ms。,泡利不相容原理,1945诺贝尔物理学奖得主W. Pauli,不可能有两个或两个以上的电子处在同一量子状态。即不能有两个电子具有相同的n, l, ml , ms。,注意：费米子服从泡利不相容原理，但玻色子不受泡利不相容原理的限制。,
