量子力学第一章总结

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第一章

1.量子力学:量子力学 是反映微观粒子(分子、原子、原子核、基本粒子等)运动规律的理论

2.黑体辐射:如果一个物体能够吸收投射在它上面的全部辐射而无反射,这种物体就成为绝对黑体,简称黑体。一个空腔可以看做是黑体。由这样的空腔小孔发出的辐射就是黑体辐射

3.光电效应/光电子/临界频率

(1)光电效应:当光照射到金属上时,有电子从金属中溢出.这种电子称为光电子

(2)实验证明,当光的频率大于一定值时,才有光电子发射出来;如果光的频率低于这个值,则不论光强多大,照射时间多长,都没有光电子产生。这个频率称为

临界频率

4.脱出功:电子克服原子核的束缚,从材料表面逸出所需的最小能量,称为脱出功

5.光量子:电磁辐射不仅在被发射和吸收时以能量hν形式出现,而且以这种形式以光速C在空间中运动,这种粒子叫做光量子 或光子

6.光子动量:光子不仅具有确定的能量E = hv,而且具有动量。光子的能量动量关系式:

7.氢原子谱线线系/里德伯常数:

氢原子光谱有许多分立谱线组成,这是很早就发现了的。巴尔末发现紫外光附近的一个线系,并得出氢原子谱线 的经验公式是:

其中RH=1.09677576×107m-1是氢的Rydberg常数

8.波尔的量子论:

(1)波尔假定

(2)氢原子线光谱的解释

(3)量子化条件的推广

(4)波尔量子论的局限性

9.波尔假定:

电子在原子中不能沿着经典理论所允许的每一个轨道运动,而只能沿着其中一组特殊的轨道运动,波尔假设沿这一组特殊的轨道运动的电子处于稳定状态(简称定态),当电子保持在这种状态时,它们不吸收也不发出辐射,只有当电子由一个定态跃迁到另一个定态时,才会产生辐射的吸收和发射现象。电子由能量为Em的定态跃迁到能量为En的定态时所吸收或发射的辐射频率v满足下面关系: Vnm =[En-Em]/h

为了确定电子运动的可能轨道,波尔提出量子化条件:在量子理论中,角动量必须是h的整数倍

10.波尔半径:氢原子核外电子基态轨道的半径就是波尔半径

即为波尔轨道半径

11.角动量:物体绕轴的线速度与其距轴线的垂直距离的乘积,即 L=r×p

12,索末菲量子化条件:

索末菲将Bohr量子化条件推广为推广后的量子化条件可用于多自由度情况,

∮pidqi=nih 其中pi是广义动量,qi是相应的一个广义坐标,

这样索末菲量子化条件不仅能解释氢原子光谱,而且对于只有一个电子(Li,Na,K 等)的一些原子光谱也能很好的解释。

13.束缚态:通常把在无限远处为零的波函数所描写的状态称为束缚态。(一般地说束缚态所属的能级是分立的)

14.康普顿散射:X射线被轻元素如白蜡、石墨中的电子散射后,除了出现与入射波同样波长的散射外,还出现波长向长波方向移动的散射现象。

15.电子的康普顿波长

Δλ=2λ0sin2(θ/2) 其中

λ0=2πh/(m0C)=2.4×10-10cm

称为电子的康普顿波长

16.普朗克假定/普朗克辐射定律/普朗克常数

普朗克假定:

(1)原子的性能和谐振子一样,以给定的频率v振荡;

(2)黑体只能以E = hv为能量单位不连续的发射和吸收辐射能量,而不是像经典理论所要求的那样可以连续的发射和吸收辐射能量。

普朗克辐射定律:

普朗克常数为:h=6.62606896(33)×10-34J·s

通常使用h=6.63×10-34J·s

17.德布罗意关系

假定与一定能量E和动量P的实物粒子相联系的波(物质波)的频率波长为:

E=hv v=E/h

P=h/λ λ=h/p

该关系称为德布罗意关系 18.电子衍射实验

把电子束正入射到镍单晶上,观察散射电子束的强度和散射角之间的关系。

电子束有电子枪发出,被晶体散射;散射粒子束由法拉第圆筒收集。散射粒子束的强度随散射角而改变,当角度取某些值时,强度有最大值。这现象于X射线衍射现象相同,充分说明电子具有波动性。

电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后,也像X射线一样产生衍射现象,证明了德布罗意关系的正确性。

19.德布罗意波

因为自由粒子的能量E和动量P都是常量,所以德布罗意波关系可知,与自由粒子联系的波得频率v和波矢k都不变,是一个平面单色波。由力学可知频率v,波长λ,沿单位矢量n方向传播的平面波为:

Ψ=Acos[k·r-wt]

其中w=2πv k=2πn/λ

写成复数形式

Ψ=A exp[i(k·r-wt)]

=A exp[i(p·r-Et)/h]

这种复数形式的波称为德布罗意波