《量子力学基础》PPT课件

W

Ek

h 0

1 2
m 2
实物粒子的波动性
A、电子衍射 B、原子光谱
２、实物粒子的波粒二象性
光的波粒二象性由光电效应证明，1924年de Broglie受光的波粒二象
性的启发，大胆提出了实物粒子也有波动性．他认为，实物粒子频
率与能量和动量有如下关系：
E h p h /
h/ p h m
应当注意：以上式子与光的表示式只是形式上的相同，内含不同：
(1)光子的λ＝c/v , c既是光的转播速度，又是光的运动速度，实
物粒子的λ＝h/p．
(2)对于光子: 对于实物粒子:
p mc,
p m
E pc ,E p2
2m
p2 2m
p
例1、以1.0106 ms-1运动的电子，其de Broglie波长是多少？
x p h
P 经典粒子 电子在狭缝中,在x方向的速
A
e
OC
度为0,动量也为0。对于微 观粒子，由于有波动性， 就会变宽。有P点和Q点的
极小值。这是由于从A点出
A
发比从O点出发的波少走了

Q
半个波长，这两列波相位
OC
正好相反，相互抵消。
从出电现子极的小粒值子的性条考件虑是，：夹OP缝 A内P的 2电子OC会改sin变 运OO动CA 的D方//22向 D，大部分会
只有照射光的频率超过某个最小值0时，金属才能发射光电子， 产生光电流。大多数金属的0在紫外区；
光电子的能量与光的强度无关，只影响光电子流的大小，即增 加光电子数； 光电子的能量随照射光的频率增加而增加。
光子学说(Einstein 1905年)
A、光是一束光子流，每一种频率的光的能量都有一个最小值，称 为光子，光子的能量与光子的频率成正比，即：
子流，也可以得到同样的衍射环，不过需要较长的时间。可以设想
. . 如下：
.
...........
.
自革末实验后，人们相继发现了分子，中子、质子等都能产生衍射 现象。
实物粒子都有波粒二象性
3、测不准关系
测不准关系是1927年由Heisenberg提出来的,描述为微观离子的 位置和动量不能同时准确测定，关系如下：
的不确定度为1%，则其位置的不确定度为：
x

h
m

6.62 10 34 J s 0.01kg 1% 1000 m s1

6.6 10 33 m
而对于微观粒子，如具有上述速度和速度不确定度的电子，有：
x

h
m

6.62 10 34 J s 9.0 10 31kg 1% 1000 m s1
落在-到+范围内，落在P点附近的电子，动量p在x轴的分量为：
px p sin
px

p sin

p

D


h
若考虑二级衍射，就有：xpx h
同 样，时间t和能量E的不确定关系为：
tE
h
4
对于宏观物体，如0.01 kg的子弹，运动速度为1000ms-1 ,若速度
=h
B 、光子不但有能量，而且也有质量（m)，但光子的静止质量等于
０，按相对论的质能关系：
mc2
m

c2

h
c2
所以不同频率的光子有不同的质量
C、光子具有一定的动量(p)
p mc h h /
c
D、光的强度取决于单位体积内光子的数目，即光子密度
光电效应实验
hv
e
h
(1)宏观物体同时具有确定的坐标和能量,可以用牛顿力学描述； 而微观粒子不能同时具有确定的坐标和能量，需用量子力学描述，
(2)宏观物体有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体运动的轨 迹分辨；微观粒子具有概率分布的特性，不可能分辨各个粒子的轨 迹，
2、原子结构与性质 3、双原子分子的结构与共价键理论
4、分子对称性与分子点群
5、多原子分子中的化学键 6、晶体的点阵结构与性质 三、结构化学的学习方法
1、课前预习：浏览内容，抓住重点，记住不懂的问题；
2、听课与笔记：主要是听，对不太清楚的问题做好记号；
3、课后复习：课间把不清楚的问题与老师或同学交流，尽量弄懂； 4、反思：建议做课后笔记，将知识转化为自己的语言； 5、作业：认真完成作业。

7.310 5 m
远远超过了原子分子的大小，所以表现出波动性。
宏观物体在任意时间，它的坐标和动量有确定的数值，
px=m(dx/dt),经过dt时间间隔后，粒子的位置变化为：
x

dx

x

px
dt m
所以有确定的轨道，微观粒子x和p不能同时有确定的数值，所 以它没有固定的轨道 微观粒子与宏观物体的特征比较：
1
2
3
普朗克（1900年）假定黑体中原子或分子在辐射能量时作简谐 振动，它只能发射或吸收频率为，数值为=h 的整数倍的电磁能。
=nh
n=0, 1, 2,
光电效应
实验发现，光照射的一定的金属表面，能否产生光电流取决于 光的频率是否超过一定的数值0(临闩频率) ，与光的强度无关，即 与光的频率有关，这与经典电磁波理论矛盾。实验证明：
结构化学
主讲：潘志权
2008年2月至2008年6月
一. 结构化学的任务(Responsibilities of structure chemistry) 研究原子、分子和晶体的结构，及其与物质各种物理、化学性
能之间的关系。 其中包括分子中原子的空间排布，原子与原子之间的作用力。
二、结构化学的基本内容（Contents of structure chemistry) 1、量子力学的基本知识
解：根据公式 h 有：


h
m
m

6.62 10 34 J s
(9.110 31kg)(1.0 106 m s1)

7.0 10 10 m
革末实验
照
相
.
底 片
电子源 晶体
物质波的统计行为
电子衍射实验:人们发现把电子束通过晶体可以得到衍射环。如果
用较强的电子流，则可在较短的时间得到衍射环，如果用较弱的电
第一章 量子力学基础知识 (Fundamental of quantum mechanics)
§1.1 微观粒子的运动特征
一、微观粒子的运动特征
1、经典力学和旧量子论的局限性
黑体辐射：
E
如果黑体辐射是由黑体中带电 粒子振动所发出的，通过经典力学 和统计力学计算得到黑体辐射的能 量分布曲线与实验所得到的曲线相 矛盾。