原子物理(00003)市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章：量子力学初步,Atomic Physics,原子物理学,结束,第1页,第1页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波动性：干涉、衍射、偏振,光二象性,德布罗意波,光二象性,粒子性：黑体辐射、光电效应中表现,德布罗意波,第2页,第2页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,德布罗意波：,光二象性,德布罗意波,德布罗意波试验检查,戴维孙、革末电子衍射（散射）试验(1927年),菊池正士、G P 汤姆逊和塔尔塔科夫斯基透射衍射试验（1928年）,第3页,第3页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,透射衍射：,光二象性,德布罗意波,第4页,第4页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,单缝衍射：,第5页,第5页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,第6页,第6页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,第7页,第7页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,一束电子中，电子动能为200eV，电子德布罗意波长？,第8页,第8页,结束,第一节：物质二象性,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,电子显微镜：比光更短波长，更高分辨率,第9页,第9页,结束,第二节：测不准原理,第三章：量子力学初步,目录,next,back,测不准原理,光二象性,德布罗意波,第10页,第10页,结束,第二节：测不准原理,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,单,缝衍射预计测不准关系：,单缝衍射关系,第11页,第11页,结束,第二节：测不准原理,第三章：量子力学初步,目录,next,back,光二象性,德布罗意波,测不准关系是普遍原理：,测不准关系反应能级宽度与寿命：,第12页,第12页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数意义,波函数特性,自由粒子波函数：,物质波实质,波函数与玻尔轨道量子化条件,复数数形式,：,第13页,第13页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数意义,波函数特性,利用,：,物质波实质,波函数与玻尔轨道量子化条件,量子力学中波函数形式：,第14页,第14页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数意义,波函数特性,波函数意义,波函数与玻尔轨道量子化条件,波包：,大量粒子分布密度改变,电子双缝干涉,在每次只有一个电子通过狭缝情况下仍有干涉图样,第15页,第15页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数意义,波函数特性,波恩,提出德布罗意波统计意义：,波函数反应粒子在空间出现几率,波函数与玻尔轨道量子化条件,按照宏观概念中由波幅反应光强与微观概念光子数相应关系，d,体积内发觉粒子概率由波函数幅度决定,：,第16页,第16页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数意义,波函数特性,按照波函数物理意义，波函数应当满足条件:,波函数与玻尔轨道量子化条件,连续、单值、有限、归一化,第17页,第17页,结束,第三节：波函数及其物理意义,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数与玻尔轨道量子化条件：,波函数单值性要求轨道周长必须是德布罗意波长整数倍：,第18页,第18页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,第19页,第19页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,对波函数：,求偏导数得：,第20页,第20页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,在有外场时：,无外场时：,第21页,第21页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,如果外场V只是位置坐标函数，不随时间改变，波函数可认为两部分乘积：,定态薛定谔方程,定态,力学量算符,定态：能量不随时间改变态,带入薛定谔方程分离变量：,上式左右应是与空间、时间无关常数,第22页,第22页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,定态薛定谔方程,定态,力学量算符,由,得,定态薛定谔方程,第23页,第23页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,力学量算符,定态,力学量算符,由,得,算符：在运算上存在相应关系,第24页,第24页,结束,第四节：薛定谔方程,第三章：量子力学初步,目录,next,back,在典型力学中,定态,力学量算符,称为哈密顿量。,算符：在运算上存在相应关系,称为哈密顿算符。,定态薛定谔方程：,第25页,第25页,结束,上节回顾,第三章：量子力学初步,目录,next,back,得布罗意波：,自由粒子波函数表示：,哈密顿算符：,测不准关系：,波函数物理意义：,波函数应满足条件：,连续、单值、有限、归一化,薛定谔方程：,定态薛定谔方程：,第26页,第26页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,势垒,哈密顿算符,定态薛定谔方程：,无限势井,第27页,第27页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,哈密顿算符,定态薛定谔方程：,无限势井,在I区：,势垒,第28页,第28页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,定态薛定谔方程：,无限势井,在I区：,势垒,第29页,第29页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,在I区：,势垒,第30页,第30页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,在I I区：,势垒,第31页,第31页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,考虑波函数连续性，在I 区边界，波函数应等于零：,势垒,第32页,第32页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,势垒,第33页,第33页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,使用归一化条件：,势垒,第34页,第34页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,势垒,能量量子化：,第35页,第35页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维无限深势井中粒子,简谐振子,无限势井,宇称：镜像对称空间物理性质分布,宇称是偶性,宇称是奇性,势垒,第36页,第36页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维谐振子,简谐振子,势垒,哈密顿函数：,哈密顿算符：,定态薛定谔方程：,第37页,第37页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维谐振子,简谐振子,势垒,变形为：,化简为：,第38页,第38页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,一维谐振子,简谐振子,势垒,解：,厄米特多项式,第39页,第39页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,势垒,简谐振子,势垒,求粒子在三个不同区域出现几率,第40页,第40页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,势垒,简谐振子,势垒,I 区,II 区,III 区,粒子在III 区出现几率不是零,第41页,第41页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,势垒,简谐振子,势垒,由I 区到III 区透射率,：,隧道效应,第42页,第42页,结束,第五节：量子力学问题简例,第三章：量子力学初步,目录,next,back,势垒,扫描隧道显微镜,隧道电流：,1981年，德裔物理学家葛.宾尼(Gerd Bining)博士和他导师海.罗雷尔(Heinrich Rohrer)博士创造。1986年获诺奖。,第43页,第43页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,势能：,球对称分布，采用球坐标：,定态方程：,第44页,第44页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,分离变量,得：,第45页,第45页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,分离变量,得：,第46页,第46页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,分离变量,关于R方程为：,关于,方程变为：,第47页,第47页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,分离变量,求解：,得：,第48页,第48页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,波函数：,能量：,第49页,第49页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,角动量算符：,角动量：,第50页,第50页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,能量：,角动量：,Z分量：,同一能量（n），有n个可能不同角动量,同一角动量（），有2 +1个不同空间取向,原子状态是高度简并，同一能量有n(2n+1)个不同状态,角动量,第51页,第51页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,电子被发觉几率：,反应几率随半径改变,反应几率随,改变,反应几率随,改变,第52页,第52页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,电子被发觉几率：,第53页,第53页,结束,第六节：量子力学对氢原子描述,第三章：量子力学初步,目录,next,back,电子被发觉几率：,第54页,第54页,第二章：原子量子态：玻尔模型,结束,本章结束,目录,第55页,第55页,