大学物理ppt课件

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1、大学物理田贻丽Tel：62460539Email：tianyl@cqupt.edu.cn量子物理旧量子论：在经典理论框架中引入量子假设,通过革新基本观念，解决各局部领域的问题。量子力学：从基本属性上认识微观粒子的运动规律一德布罗意假设(1924年)光学理论发展历史表明，曾有很长一段时间，人们徘徊于光的粒子性和波动性之间，实际上这两种解释并不是对立的，量子理论的发展证明了这一点.20世纪初发展起来的光量子理论，似过于强调粒子性，德布罗意企盼把粒子观点和波动观点统一起来，给予“量子”以真正的涵义.法国物理学家1924年他在博士论文《关于量子理论的研究》中提出把粒子性

2、和波动性统一起来.5年后为此获得诺贝尔物理学奖.爱因斯坦誉之为“揭开一幅大幕的一角”.它为量子力学的建立提供了物理基础.德布罗意（1892—1987）一、德布罗意假设光的波粒二象性：1923年，法国青年物理学家德布罗意分析对比了经典物理中力学和光学的对应关系，并试图在物理学的这两个领域内同时建立一种适应两者的理论。他考虑到，（1）自然界在许多方面是显著对称的；（2）可以观察到宇宙完全是由光和物质构成的；（3）如果光具有波粒二象性，物体或许具有波粒二象性。对称性：实物粒子与光类比物质波实物粒子光物理光学——波动说几何光学——粒子说传统力学——粒子性波动力学——波动

3、性量子力学“波粒二象性”光子说德布罗意公式这种波称为德布罗意波或物质波注意若则(1)若则(2)宏观物体的德布罗意波长小到实验难以测量的程度，因此宏观物体仅表现出粒子性.例1一束电子中，电子的动能，求此电子的德布罗意波长.解此波长的数量级与X射线波长的数量级相当.UBK发射电子阴级加速电极em0一原静止的电子被电场加速到速度V。（VC），加速电压为U，则速度为V的电子的DeBröglie波波长为多大？解：依守恒定律：18-6-2德布罗意波的实验验证代入h、e、m0值：或Å故德布罗意波长：物质波的实验验证1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍

4、射实验。GK狭缝电流计镍集电器U电子束单晶从热灯丝K射出来电子经电势差U加速后，通过一组栏缝D以一定角度投射到镍单晶体M上，经晶面反射后用集电器B收集，产生电流强度I。实验结果：在某一散射角度φ下，电子流强度I不是随U增大而单调增大，而只有当电势差为某些特定值时，电子流才有极大值。5102015250I1926年：了解德布罗意物质波假设1927年：有意识寻求电子波实验依据，2~3个月出成果，观察到电子衍射现象。j5102015250I与德布罗意物质波假设相符用X光衍射理论（P490布喇格公式）用德布罗意理论电子束在单晶晶体上反射的实验结果符合X射线衍射中的布拉格

5、公式.电子束透过多晶铝箔的衍射K2G.P.汤姆孙电子衍射实验(1927年)高速电子束穿越多晶薄片时出现类似X射线在多晶上衍射的图样.单晶的劳厄相多晶的德拜相用高能电子束（10－40keV）直接穿过厚10-8m的单/多晶膜，得到电子衍射照片大量随机取向的微小晶体用电子波衍射测出的晶格常数与用X光衍射测定的相同L.V.德布罗意电子波动性的理论研究1929诺贝尔物理学奖C.J.戴维孙通过实验发现晶体对电子的衍射作用1937诺贝尔物理学奖戴维孙（美.1881－1958）和汤姆生（英.1892－1975）共同获得1937年诺贝尔物理奖发现电子的J.J.汤姆孙之子小资料三应

6、用举例1932年鲁斯卡成功研制了电子显微镜；1981年宾尼希和罗雷尔制成了扫描隧穿显微镜.微观粒子的运动具有不确定性，不遵从经典力学方程，只能用物质波的强度作概率性描述。借用经典物理量来描述微观客体时，必须对经典物理量的相互关系和结合方式加以限制。其定量表达——海森伯不确定关系。人们还在继续探索物质波的本质，但无论其物理实质是什么，物质波的强度代表着微观粒子在空间的概率分布已经是没有疑问的了。海森伯(W.K.Heisenberg，1901—1976）1927年提出“不确定关系”，为核物理学和（基本）粒子物理学准备了理论基础；于1932年获得诺贝尔物理学奖.德国理

7、论物理学家.建立了新力学理论的数学方案，为量子力学的创立作出了贡献.海森堡和玻尔的观点与此截然不同：对微观粒子，在客观上不能同时具有确定的坐标位置及相应的动量，因而我们不能同时确定物质的位置和动量，不能比海森堡的不确定关系所允许的更准确。结果，我们只能预言这些粒子的可能行为。几率性的观点是量子物理的基本观点，决定论必须放弃。虽然在经典力学中，质点（宏观物体或粒子）在任何时刻都有完全确定的位置、动量、能量等。由于微观粒子具有明显的波动性，以致于它的某些成对物理量（如位置坐标和动量、时间和能量等）不可能同时具有确定的量值。一、位置与动量的不确定关系以电子束单缝衍射为

8、例：.........电