大學(xué)物理下必考15量子物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(共4頁)

1、§15.1 量子物理學(xué)的誕生普朗克量子假設(shè)1、 黑體輻射 物體由其溫度所決定的電磁輻射稱為熱輻射。物體輻射的本領(lǐng)越大，吸收的本領(lǐng)也越大，反之亦然。能夠全部吸收各種波長的輻射能而完全不發(fā)生反射和透射的物體稱為黑體。2、 普朗克的量子假設(shè)：1. 組成腔壁的原子、分子可視為帶電的一維線性諧振子，諧振子能夠與周圍的電磁場交換能量。2. 每個(gè)諧振子的能量不是任意的數(shù)值, 頻率為的諧振子，其能量只能為h, 2 h, 分立值，其中n = 1,2,3，h = 6.626×10 34 J×s為普朗克常數(shù)。3. 當(dāng)諧振子從一個(gè)能量狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)時(shí), 輻射和吸收的能量是h的整數(shù)倍

2、。§15.2 光電效應(yīng) 愛因斯坦光量子理論一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律金屬及其化合物在光照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。逸出的電子為光電子，所測電流為光電流。截止頻率：對一定金屬，只有入射光的頻率大于某一頻率0時(shí), 電子才能從該金屬表面逸出，這個(gè)頻率叫紅限。遏制電壓：當(dāng)外加電壓為零時(shí)， 光電流不為零。 因?yàn)閺年帢O發(fā)出的光電子具有一定的初動(dòng)能，它可以克服減速電場而到達(dá)陽極。當(dāng)外加電壓反向并達(dá)到一定值時(shí)，光電流為零，此時(shí)電壓稱為遏制電壓。二、愛因斯坦光子假說和光電效應(yīng)方程1. 光子假說一束光是一束以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些粒子稱為光子； 頻率為v 的每一個(gè)光子所具有的能量為, 它不能再分割，只

3、能整個(gè)地被吸收或產(chǎn)生出來。2. 光電效應(yīng)方程根據(jù)能量守恒定律, 當(dāng)金屬中一個(gè)電子從入射光中吸收一個(gè)光子后，獲得能量hv ，如果hv 大于該金屬的電子逸出功A ，這個(gè)電子就能從金屬中逸出，并且有上式為愛因斯坦光電效應(yīng)方程，式中為光電子的最大初動(dòng)能。當(dāng)時(shí)，電子無法獲得足夠能量脫離金屬表面，因此存在紅限。三、光（電磁輻射）的波粒二象性 光子能量光子質(zhì)量光子動(dòng)量光具有波粒二象性。光在傳播過程中，波動(dòng)性比較顯著，光在與物質(zhì)相互作用時(shí)（發(fā)射和吸收），粒子性比較顯著。四、光電效應(yīng)的應(yīng)用利用光電效應(yīng)可以制成光電成像器件，能將可見或不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)換或增強(qiáng)成為可觀察記錄、傳輸、儲(chǔ)存的圖像。§15.3

4、 康普頓效應(yīng)及光子理論的解釋一、康普頓效應(yīng)X射線通過散射物質(zhì)時(shí)，在散射線中除了有波長與原波長相同的成分，還出現(xiàn)了波長較長的成分。二、光子理論的解釋電磁輻射是光子流，每一個(gè)光子都有確定的動(dòng)量和能量。X射線光子與散射物質(zhì)中那些受原子核束縛較弱的外層電子的相互作用，可以看成光子與靜止自由電子的彈性碰撞，且動(dòng)量和能量都守恒。康普頓散射波長改變量為。光子除了與受原子核束縛較弱的電子碰撞外，還與受原子核束縛很緊的內(nèi)層電子發(fā)生碰撞，這種碰撞的散射波長不變。§15.4 氫原子光譜 波爾的氫原子理論一、氫原子光譜1. 從紅光到紫光有一系列分立的譜線，每條譜線對應(yīng)確定的波長（或頻率）。2. 每一條譜線的

5、波數(shù)可以表示為（里德伯常量）二、波爾的氫原子理論基本假設(shè)（1）定態(tài)假設(shè)：原子只能處在一系列具有不連續(xù)能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。相應(yīng)于定態(tài)，核外電子在一系列不連續(xù)的穩(wěn)定圓軌道上運(yùn)動(dòng)，但并不輻射電磁波。 （2）躍遷假設(shè)：當(dāng)原子從一個(gè)能量Ek的定態(tài)躍遷到另一個(gè)能量為En的定態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)射或吸收一個(gè)頻率為kn的光子。（3）角動(dòng)量量子化假設(shè)：電子在穩(wěn)定圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道角動(dòng)量L = mvr 必須等于h / 2的整數(shù)倍，即。式中稱為約化普朗克常數(shù)，n 為主量子數(shù)。n = 1的定態(tài)為基態(tài)，其他均為受激態(tài)。§15.5 微觀粒子的波粒二象性 不確定關(guān)系一、微觀粒子的波粒二象性德布羅意物質(zhì)波假設(shè)：不僅

6、光具有波粒二象性，一切實(shí)物粒子如電子、原子、分子等也具有波粒二象性，其波長為戴維孫革末電子衍射實(shí)驗(yàn)、湯姆孫電子衍射實(shí)驗(yàn)、電子的多縫干涉實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)。二、不確定關(guān)系 微觀粒子具有波動(dòng)性，以致它的某些成對物理量（如動(dòng)量和位置，能量和時(shí)間）不可能同時(shí)具有確定的值。一個(gè)量確定的越準(zhǔn)確，另一個(gè)量的不確定程度就越大。，§15.6 波函數(shù) 一維定態(tài)薛定諤方程一、波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋微觀粒子具有波動(dòng)性，1925年奧地利物理學(xué)家薛定諤首先提出用物質(zhì)波波函數(shù)描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。物質(zhì)波波函數(shù)是復(fù)數(shù)，它本身并不代表任何可觀測的物理量。 波函數(shù)絕對值平方代表t 時(shí)刻，粒子在空間r 處的單位體積中出

7、現(xiàn)的概率，又稱概率密度，這是波函數(shù)的物理意義。波函數(shù)必須單值、有限、連續(xù)。歸一化條件：粒子在整個(gè)空間出現(xiàn)的概率為1：。二、薛定諤方程 1926年薛定諤提出了適用于低速情況下的, 描述微觀粒子在外力場中運(yùn)動(dòng)的微分方程，稱為薛定諤方程。其中，V = V ( r, t )是粒子的勢能。粒子在穩(wěn)定力場中運(yùn)動(dòng)，勢能V、能量E不隨時(shí)間變化，粒子處于定態(tài)，波函數(shù)寫為定態(tài)薛定諤方程：§15.7氫原子的量子力學(xué)描述電子自旋一、 氫原子的量子力學(xué)結(jié)論通過求解定態(tài)薛定諤方程可得：（1）主量子數(shù) n ( 1 , 2 , 3, )：大體上決定了電子能量。（2）副量子數(shù)l ( 0，1，2， , n-1，共n個(gè) ) ：決定電子的軌道角動(dòng)量大小，對能量也有稍許影響。（3）磁量子數(shù)ml ( 0，±1， ±2， , ±l，共2l + 1個(gè) )：決定電子軌道角動(dòng)量空間取向（其中z為外加磁場方向）（塞曼效應(yīng)）。（4）自旋磁量子數(shù)ms ( 1/2 , -1/2 ，共2個(gè)) ：決定電子自旋角動(dòng)量空間取向（斯特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)）（自旋角動(dòng)量大?。?#167;15.8原子的電子殼層結(jié)