192物质波及不确定关系12级.pptx

19.1玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论1.1.玻尔的三条假设玻尔的三条假设a.a.定态能级假设定态能级假设:能级能级b.b.角动量量子化假设角动量量子化假设:E1、E2、E3 。n=1、2、3、c.c.频率条件：频率条件：当原子从一个能级跃迁到另一当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，放出或吸收一个光子，其频率个能级时，放出或吸收一个光子，其频率满足：满足：第1页/共16页19.1玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论2.2.讨论讨论a.a.轨道半径的量子化：轨道半径的量子化：b.b.能量量子化：能量量子化：c.c.氢原子光谱：氢原子光谱：d.nd.n很大时，量子化特征很大时，量子化特征消失消失第2页/共16页19.2物质波及不确定关系物质波及不确定关系光的波粒二象性光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射粒子性：热辐射,光电效应光电效应,散射等散射等 同时具有，不同时显现同时具有，不同时显现如此截然不同的图象却集如此截然不同的图象却集中于一体，很难想象！中于一体，很难想象！世界真奇妙！世界真奇妙！光的波粒二象性引起了法国光的波粒二象性引起了法国LousDeBroglie的思考的思考第3页/共16页19.2物质波及不确定关系物质波及不确定关系一物质波一物质波 1.1.光的波粒二象性光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射粒子性：热辐射,光电效应光电效应,散射等散射等 同时具有，不同时显现同时具有，不同时显现描述描述2 2德布罗意假设德布罗意假设 1).1).假假设设：质质量量为为m的的粒粒子子，以以速速度度v运运动动时时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质；不但具有粒子的性质，也具有波动的性质；粒子性可用粒子性可用E、P描述描述;波动性可用波动性可用第4页/共16页式中：式中：U为静止电子的加速电压为静止电子的加速电压,单位为单位为(V)EK为电子的动能，单位为为电子的动能，单位为(eV)推导：推导：1)1)假设假设(德布罗意公式德布罗意公式)：2).2).电子的德布罗意波长电子的德布罗意波长 或：或：第5页/共16页推导：推导：用电子伏特做单位用电子伏特做单位第6页/共16页如：如：与与X X射线的波长相当射线的波长相当 3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证a.戴维森革末实验戴维森革末实验(1927年做，年做，1937年奖年奖)实验条件：实验条件：第7页/共16页3 3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证a a戴维森革末实验戴维森革末实验实验条件：实验条件：第8页/共16页3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证a戴维森革末实验戴维森革末实验b.G.P.汤姆逊电子衍射实验汤姆逊电子衍射实验用用高高能能电电子子打打到到多多晶晶体体的的金金属属薄薄箔箔上上，得得到到的的电电子子衍衍射射照照片片与与X射射线线衍衍射射照照片片相相似似，从从而而显示出了电子的波动性显示出了电子的波动性1937年上述三人共享诺贝尔物理学奖年上述三人共享诺贝尔物理学奖第9页/共16页例例1.求波长都等于求波长都等于0.2nm的光子与电子的动的光子与电子的动量、动能和总能量量、动能和总能量解：解：光子：光子：电子：电子：第10页/共16页例例2.电子通过单缝的实验中，加速电压电子通过单缝的实验中，加速电压U=100V，垂直穿过垂直穿过a=2nm 的单缝，求：的单缝，求：加速后的速率；加速后的速率；电子相应的波长；电子相应的波长；中央明纹的半角宽度中央明纹的半角宽度例例3.求质量为求质量为0.1毫克，运动速率为毫克，运动速率为1厘米每秒厘米每秒的粒子的波长的粒子的波长宏观物体显示宏观物体显示不出其波动性不出其波动性的一面的一面 第11页/共16页例例4 4：动能为的：动能为的1.53MeV电子的德布罗电子的德布罗意波长是多少？意波长是多少？第12页/共16页1.1.不确定关系不确定关系 德国物理学家海森堡提出：德国物理学家海森堡提出：即：位置测得越准，动量测得越不准！即：位置测得越准，动量测得越不准！电子处于某能态上的寿命越短，能级宽度越大电子处于某能态上的寿命越短，能级宽度越大 二二.不确定关系不确定关系第13页/共16页理理想想实实验验：一一束束平平行行电电子子射射线线垂垂直直地地射射到到宽宽度为度为a的狭缝上，衍射，的狭缝上，衍射，3.讨论讨论1)不不确确定定关关系系式式表表示示电电子子的的坐坐标标及及相相应应的的动动量不能同时准确测量量不能同时准确测量2)不不确确定定关关系系取取决决于于电电子子本本身身的的固固有有特特性性波粒二象性，即精度、方法等都无济于事波粒二象性，即精度、方法等都无济于事3)对宏观物体讲不受此限制对宏观物体讲不受此限制4).现在量子力学已证明：现在量子力学已证明：2.不确定关系的推证（不确定关系的推证（1927年，海森堡）年，海森堡）第14页/共16页例例1.已知一个光子沿已知一个光子沿x方向传播，其波长方向传播，其波长=500nm,对波长的测量是相当准确的，对波长的测量是相当准确的，=510-6nm,求该光子坐标求该光子坐标x的不确定度的不确定度例例2.2.质量为质量为m 的粒子位置的不确定量等于的粒子位置的不确定量等于粒子的德布罗意波长粒子的德布罗意波长 ,求求 的最小值的最小值轨道概念在量子力学中无意义！轨道概念在量子力学中无意义！第15页/共16页复习：复习：19-2预习：预习：19-3作业：作业：练习二十六练习二十六第16页/共16页