量子物理重點與知識點省公開課一等獎全國示范課微課金獎

第15章量子物理*重點與知識點*第1頁一、普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說（一）黑體輻射試驗定律2、維恩位移定律WienDisplacementLawT

m=bb=2.897756×10-3m·K1、斯特藩-玻耳茲曼定律Stefan–BoltzmannLawM

(T)=

T4

=5.67

10-8W/m2K4MB(T)l2200KK1800K1600K

m第2頁一、普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說（二）普朗克能量子假說輻射黑體中分子和原子振動可視為線性諧振子，這些線性諧振子能夠發(fā)射和吸收輻射能。這些諧振子只能處于一些分立狀態(tài)，在這些狀態(tài)下，諧振子能量不能取任意值，只能是某一最小能量

整數倍對頻率為

諧振子,最小能量(能量子)

為:n為整數，稱為量子數第3頁一、普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說（三）愛因斯坦光量子假說1、愛因斯坦光量子假說1）一束光是一束以光速C運動粒子流，這些粒子稱為光量子（光子）Photon2）對于頻率為

單色光

每個光子能量:W：逸出功當頻率為

光照射金屬時，一個電子整體只吸收一個光子依據能量守恒:2、愛因斯坦光電效應方程第4頁一、普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說3、光波粒二象性

光子靜止質量:光子能量：2）光含有“波粒二象性”A)在有些情況(干涉、衍射、偏振等)下，光顯示出波動性B)在另一些情況下(熱輻射、光電效應等),顯示出粒子性1）光子能量、質量與動量光子動量：第5頁一、普朗克能量子假說、愛因斯坦光量子假說（四）康普頓效應碰撞過程中能量守恒消去

與V

可得,散射使波長偏移量為:電子康普頓波長:碰撞過程中動量守恒

e第6頁二、氫原子玻爾理論

1913年玻爾在盧瑟福原子結構模型基礎上，將量子化概念應用于原子系統，提出三條假設：(3)頻率條件(1)定態(tài)假設(2)量子化條件第7頁三、德布羅意假設這種和實物粒子相聯絡波稱為德布羅意波或物質波。（一）德布羅意假設：

不但光含有波粒二象性，一切實物粒子(電子、原子、分子等)也都含有波粒二象性;含有確定動量

P

和確定能量

E實物粒子相當于頻率為和波長為波,滿足：（二）德布羅意波長第8頁四、不確定性關系對于微觀粒子不能同時用確定位置和

確定動量來描述.----------微觀粒子“波粒二象”性詳細表達第9頁五、量子力學介紹微觀粒子狀態(tài)能夠用波函數來描寫，而波函數隨時間演化，遵從薛定諤方程.1、波函數統計解釋

t

時刻粒子出現在空間某點r

附近體積元dV

中概率，與波函數模平方及dV

成正比。單位體積內粒子出現概率概率密度：（一）、波函數第10頁五、量子力學介紹微觀粒子狀態(tài)能夠用波函數來描寫，而波函數隨時間演化，遵從薛定諤方程.2、波函數滿足條件粒子在整個空間出現總概率等于1,即：波函數歸一化條件波函數滿足標準化條件：單值、連續(xù)、有限（一）、波函數第11頁對于一維空間：粒子出現在

x～

x+dx區(qū)間內概率：概率密度：粒子出現在

x1～

x2區(qū)間內概率：波函數歸一化條件第12頁五、量子力學介紹微觀粒子狀態(tài)能夠用波函數來描寫，而波函數隨時間演化，遵從薛定諤方程.（二）、一維定態(tài)薛定諤方程條件：若勢能EP

(x)

與t無關，僅是坐標函數定態(tài)：微觀粒子在空間各處出現概率與時間無關概率密度：第13頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（一）量子化條件和量子數

（量子力學中氫原子問題嚴格解）1、能量量子化和主量子數

PrincipalQuantumNumbern主量子數第14頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（一）量子化條件和量子數

（量子力學中氫原子問題嚴格解）2、角動量量子化和角量子數

AngularQuantumNumber電子繞核運動角動量：l

:(軌道)角（副）量子數第15頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（一）量子化條件和量子數

（量子力學中氫原子問題嚴格解）3、角動量空間量子化和磁量子數

MagneticQuantumNumberml

:(軌道)磁量子數當置于外磁場中，角動量L在空間取向只能取一些特定向，L在外磁場方向（Z

軸）投影也滿足量子化條件：(2l+1)個第16頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（二）電子自旋電子自旋角動量大小s:自旋角量子數自旋磁量子數：電子自旋角動量在z軸分量第17頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（三）原子殼層結構1、電子狀態(tài)由四個量子數(n、l、ml、ms)決定1)

主量子數

n

,

n=1,2,3,…2)

軌道角量子數

l

,

l=0,1,2,…,(n–1)3)

軌道磁量子數

ml

,

ml=0,

1,

2,…,

l4)自旋磁量子數

ms

,

ms=

1/2大致上決定原子中電子能量決定電子軌道角動量,對能量也有影響決定軌道角動量在外磁場方向上分量決定電子自旋角動量在外磁場方向上分量第18頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（三）原子殼層結構2、原子殼層結構

主量子數

n

相同電子屬于同一殼層殼層n=1,

2,

3,

4,

5,

6,

….用K,L,M,N,O,P,….

表示同一殼層中(n相同)，l

相同電子組成同一分殼層分殼層用s,p,

d,f,…,

表示l=0，1,

2,

3,…,n－1用n、l

標識——原子組態(tài)，若有x個電子處于nl

態(tài)，記nlx第19頁六、氫原子量子理論介紹、原子殼層結構（三）原子殼層結構3、原子殼層結構中電子填充標準1)泡利不相容原理一個多電子原子系統中，不可能有兩個