文档介绍：第八章量子力学基础
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引言关于量子力学
什么是量子力学?
量子力学是如何建立的?
量子力学可以解决什么问题?
参考书: K67 喀兴林著《量子力学与原子世界》
O64 C16 湖南大学化学化工学院编《基础物理化学》下册
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量子力学及其建立过程
量子力学是研究微观粒子(如原子、分子和电子等)运动规律的学科。
量子力学的建立:
经典物理学(1900年以前的物理学)
旧量子论
量子力学
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量子力学诞生的实验基础
黑体:
能够全部吸收各种波长电磁辐射的物体。加热时能够最大程度地辐射各种波长的电磁波。
例如:绝热、开有一个小孔的金属空腔。
1. 黑体辐射
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瑞利(Lord Rayleigh, J W)和金斯(Jeans J H)
经典物理学结论,
经典物理学研究:
Rayleigh- Jeans公式
——“紫外灾难”
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普朗克假定
1900年,普朗克(Planck M)认为:黑体中原子和分子辐射能量时做简谐振动, 谐振子能量是不连续的, 只能取某一最小能量单位的整数倍的数值——普朗克假定
=n0,0= h(n=0,1,2,…)
由Planck假定推导出单位时间,单位表面积上辐射的能量为:
这与黑体辐射实验结果完全相符。
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1900年12月14日,普朗克在德国物理学会的例会上公布了他的量子假设;
Planck假定是历史性的突破,从此建立起能量量子化的概念;
普朗克作为量子论的创始人,因发动物理学上的一场大革命而荣获1918年诺贝尔物理学奖。
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光照射到金属表面,能激发出电子, 称光电子,这种现象称为光电效应;
2. 光电效应
实验发现:产生光电流时存在一个临阈频率;产生的电子的动能与入射光强度无关,与频率呈线性增长关系。
动能
ν0 {ν} 入射光频率
1905年,爱因斯坦(Einstein A)提出光子说,成功地解释了光电效应。获1921年的诺贝尔物理学奖
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(i)光的辐射能量是不连续的、量子化的,光子具有的能量= h;
(ii)光是以光速运动的粒子流,其强度取决于光子密度,即单位体积内光子数;
(iii) 由相对论的质能联系方程( 0= mc2),具有能量 0的光子必定具有运动质量: m= 0/c2 = h/c2;
(iv) 光子的动量:p=mc=h/c=h/
光子学说要点
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(原子的离散能级)
原子在火焰、电弧等的激发下,能发射出不连续的、分立的光谱线,称原子光谱;
1911年,卢瑟福提出了核式原子模型,认为原子是由电子绕核运动构成的;
1913年,玻尔根据Planck的量子论、Einstein的光子学说和上面的原子模型,建立了玻尔原子理论——原子也是量子化的。
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