《大学物理》课程PPT教学课件（二）第17章 量子力学基本原理 17.1 物质波假设及其实验验证 17.2 不确定关系

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玻尔的量子论首次打开了人们认识原子结构 间的大门,为量子物理的建立奠定了坚实的基础 但仍然是经典物理加上量子条件的混合物,还是 子存在严重的缺点。 普朗克能量子论1900年旧 爱因斯坦光量子论1905年量 子 玻尔氢原子理论1913年论 旧量子论在经典理论框架中引入量子假设,是 在经验基础上提出的一个半经典理论(semi- classical theory),只能解决各局部领域的问题, 还未构成完整的理论体系

旧量子论在经典理论框架中引入量子假设,是 在经验基础上提出的一个半经典理论（semi￾classical theory) ，只能解决各局部领域的问题， 还未构成完整的理论体系。 玻尔的量子论首次打开了人们认识原子结构 的大门，为量子物理的建立奠定了坚实的基础。 但仍然是经典物理加上量子条件的混合物，还是 存在严重的缺点。 普朗克能量子论 1900年 爱因斯坦光量子论 1905年 玻尔氢原子理论 1913年 旧 量 子 论 旧 量 子 论

量物理学发展面对这样的现实,需要有一个新的 子思想体系的诞生。这就是量子力学(从基本属 力性上研究微观粒子运动规律的一门科学) 什么新思想?那就是对 电子不能再看作经典粒 子,必须赋予波动性。 路易德布罗意 (LVde Broglie,18921987), 法国物理学家 德布罗意,L.V

物理学发展面对这样的现实，需要有一个新的 思想体系的诞生。这就是量子力学（从基本属 性上研究微观粒子运动规律的一门科学）。 什么新思想？那就是对 电子不能再看作经典粒 子，必须赋予波动性。 路易.德布罗意 (L.V.de Broglie,1892-1987) , 法国物理学家 量 子 力 学 的 建 立

第十七章量子力学基本原理 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 本章要点:德布罗意公式 不确定关系 物质波波函数及其统计解释 薛定谔方程及其在一维无限深势阱中的应用 窗口:扫描隧道显微镜、纳米技术

第十七章 量子力学基本原理 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 本章要点： 物质波波函数及其统计解释 不确定关系 德布罗意公式 薛定谔方程及其在一维无限深势阱中的应用 窗口：扫描隧道显微镜、纳米技术

结构框图 物质波假设及 不确定 量子力学解释 其实验验证 关系 理论的发展 波函数(概 薛定谔方薛定谔方程的 率幅) 程 简单应用 学时:6

结构框图 学时： 6 物质波假设 及 其实验验证 不确定 关系 波函数（概 率幅） 薛定谔方 程 薛定谔方程的 简单应用 *量子力学解释 理论的发展

s171物质波假设及其实验验证 德布罗意物质波假设 自然界是对称统一的,光与实物粒子应该有 共同的本性。 光本性「波动性:表现在传播过程中(干涉、衍射) 的两个 不同侧面粒子性:表现在与物质相互作用中 (光电效应、康普顿效应、电子偶效应) 单纯用波动 粒子均不能完整地描述光的性质 无法用经典语言准确建立光的模型

§17.1 物质波假设及其实验验证 一.德布罗意物质波假设 1.自然界是对称统一的，光与实物粒子应该有 共同的本性。 光本性 的两个 不同侧面 波动性：表现在传播过程中（干涉、衍射） 粒子性：表现在与物质相互作用中 （光电效应、康普顿效应、电子偶效应） 单纯用 波动 粒子 均不能完整地描述光的性质 无法用经典语言准确建立光的模型

光:既不是经典波,又不是经典粒子, 用量子理论描述—光子 光子的量子理论模型 hc e=hv= nc “波粒二象性” h p=mc 借用经典“波”和 “粒子”术语,但 e h 既不是经典波,又 C 不是经典粒子

光子的量子理论模型     c h c E m h p mc mc hc E h = = = = = = = 2 2 “波粒二象性” 借用经典“波”和 “粒子”术语，但 既不是经典波，又 不是经典粒子 光：既不是经典波，又不是经典粒子, 用量子理论描述—— 光子

整个世纪以来,在辐射理论上,比起波动的研究 方法来,是过于忽视了粒子的研究方法;在实物理论 上,是否发生了相反的错误呢?是不是我们关于粒子 图象想得太多,而过分地忽略了波的图象呢? 德布罗意( L Vde broglie) 先进的科学观念:自然界的对称性; 对当时最有生命力的理论的把握: 普朗克能量子理论,爱因斯坦光量子理论. 在1924年的博士论文《量子理论研究》中,提出 物质波概念,并获得1929年诺贝尔物理奖

整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究 方法来，是过于忽视了粒子的研究方法；在实物理论 上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于粒子 图象想得太多，而过分地忽略了波的图象呢？ —— 德布罗意（L.V.de Broglie) 先进的科学观念：自然界的对称性； 对当时最有生命力的理论的把握： 普朗克能量子理论，爱因斯坦光量子理论…… 在1924年的博士论文《量子理论研究》中，提出 物质波概念，并获得1929年诺贝尔物理奖

对称性:实物粒子与光类比 光子说 光 几何光学—粒子说 (m=0)(物理光学—波动说 “波粒二象性” 实物「传统力学—粒子性 粒子 mb≠0 波动力学波动性 量子力学物质波

物质波 实物 粒子 ( 0) m0  光 ( 0) m0 = 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 —— 波动性 对称性：实物粒子 与 光 类比 量子力学 “波粒二象性” 光子说

2.对物质波的描述 E=mc=hv 德布罗意公式 =m12 简洁地把对粒子描述手段 联系到一起 和对波的描述手段 v. a ·物质微粒的能量是指其总能量,而不是粒子的动能 只有粒子低速运动情况下,可以用粒子动能近 似代替粒子总能量 e=mc=hv 与光子比教光子:{p=m=

2. 对物质波的描述   h p mv E mc h = = = = 2 德布罗意公式 简洁地把对粒子描述手段 和对波的描述手段 E, p ,  联系到一起 1) 与光子比较 光子： E = mc = h 2  h p = mc = •物质微粒的能量是指其总能量，而不是粒子的动能 •只有粒子低速运动情况下，可以用粒子动能近 似代替粒子总能量