1、 四 了解波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋 . 了解一維定態(tài)的薛定諤方程， 以及量子力學(xué)中用薛定諤方程處理一維無限深勢阱等微觀物理問題的方法 . 二 了解德布羅意假設(shè)及電子衍射實(shí)驗(yàn). 了解實(shí)物粒子的波粒二象性. 理解描述物質(zhì)波動性的物理量（波長、頻率）和描述粒子性的物理量（動量、能量）之間的關(guān)系.三 了解海森堡不確定關(guān)系 . 一理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾氫原子理論.教學(xué)基本要求1第19章 原子的量子理論引言：經(jīng)典物理中要將光看成是電磁波，而光與原子的相互作用中卻要將光看成一顆顆微粒-這兩種圖象很難想像能將它們統(tǒng)一起來。 但是量子力學(xué)卻將它們統(tǒng)一了起來，并且大大地擴(kuò)充了人們的眼界，量子力學(xué)的發(fā)展分為兩個階

2、段。1、舊量子力學(xué)時代1913年物理學(xué)家玻爾（NBohr）根據(jù)盧瑟福（Rutherford）原子模型及氫原子光譜提出了氫原子理論，初步奠定了原子物理基礎(chǔ)。22、新量子力學(xué)時代 1924年德布羅意（De Broglie）提出了波粒二象性， 爾后由德國的薛定諤（Schrdinger）與海森伯（Heisenbeng）等建立了量子力學(xué)。3 讓我們順著歷史的車輪，來領(lǐng)略一下量子力學(xué)的風(fēng)光，欣賞近代物理學(xué)上的另一朵鮮花吧！ 1927年，量子力學(xué)開始應(yīng)用于固體物理，并導(dǎo)致了半導(dǎo)體、激光、超導(dǎo)研究的發(fā)展，此后由此又導(dǎo)致了半導(dǎo)體集成電路、電子、通信、電子計算機(jī)的發(fā)展，使人類進(jìn)入信息時代.。4一、原子模型變遷1、

3、湯姆遜父子的面包夾葡萄干模型（1902-4）-整個原子呈膠凍狀的球體，正電荷均勻分布于球體上，而電子鑲嵌在原子球內(nèi)，在各自的平衡位置作簡諧振動并發(fā)射同頻率的電磁波。r10-10m19-1 玻爾的氫原子理論 量子物理起源于對原子物理的研究，人們從高能粒子的散射實(shí)驗(yàn)和原子光譜中獲得原子內(nèi)部信息。191 玻爾的氫原子理論52、盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子的核結(jié)構(gòu)模型+-粒子：6+-1911年Rutherford提出了原子的核結(jié)構(gòu)模型：原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核帶正電荷，占據(jù)整個原子的極小一部分空間，原子的質(zhì)量幾乎全部都集中于核上，而電子帶負(fù)電，繞著原子核轉(zhuǎn)動，如同行星繞太陽轉(zhuǎn)動一樣原子的核結(jié)構(gòu)

4、模型。核的線度為1015 1014 m，原子線度1010m。7核結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了粒子散射實(shí)驗(yàn)，但卻使經(jīng)典理論陷入困境：（1）原子的穩(wěn)定性問題（加速帶電粒子輻射）（2）原子光譜的線狀光譜問題（盧瑟福的連續(xù)譜）8 根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速圓周運(yùn)動，作加速運(yùn)動的電子將不斷向外輻射電磁波 . + 原子不斷地向外輻射能量，能量逐漸減小，電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率也逐漸改變，發(fā)射光譜應(yīng)是連續(xù)譜； 由于原子總能量減小，電子將逐漸的接近原子核而后相遇，原子不穩(wěn)定 .+9二、 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：HHHH6562.34861.34340.54101.72、1885年巴爾末（Balmer）找到了一個經(jīng)驗(yàn)公式

5、：B=3645.7n=1、2、3.當(dāng)n=3、4、5、6 時可分別給出各譜線的波長如n=3：n=4：這些值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好1、氫原子光譜：10光譜學(xué)中常用頻率及空間頻率表示:由（1）式:稱之為里德伯常數(shù)里德伯指出,如將(2)式中的“22”換成其它整數(shù)m的平方,還可得到其它譜線系.m=1、2、3.n=2、3、4.nm巴爾末公式波數(shù))3()11(122LnmR-=ln11 2 3 4 5 612345mn光 譜 系區(qū)域日期賴曼（Lyman）系巴爾末（Balmer）系帕邢（paschen）系布喇開（Brackett）系普芳德（Pfund）系紫外可見紅外紅外紅外1916年1880年1908年1922

6、年1924年此后又發(fā)現(xiàn)堿金屬也有類似的規(guī)律。3、氫原子光譜的其它譜線系124、氫原子光譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式里茲并合原理對于堿金屬注意：經(jīng)典理論解釋不了H原子光譜13 按1911年盧瑟福提出的原子的行星模型-電子繞原子核（10-12m）高速旋轉(zhuǎn) 對此經(jīng)典物理勢必得出如下結(jié)論：然而事實(shí)不是這樣，如果找不到一種理論說明，巴爾末公式只不過是一種有趣的猜測游戲而已14+1）原子是”短命“的+電子繞核運(yùn)動是加速運(yùn)動必向外輻射能量，電子軌道半徑越來越小，直到掉到原子核與正電荷中和，這個過程時間m結(jié)論：電子軌道是量子化的。說明：n=1的軌道稱為玻爾半徑。量子數(shù)為n的軌道半徑182)定態(tài)能量是量子化的原子處在量子數(shù)為

7、n的狀態(tài)，其能量：由（1）式：Mm+rnMm19n=1、2、3、4第n 軌道電子總能量結(jié)論：能量是量子化的。注意：這種不連續(xù)的 能量稱為能級+rnMm20（電離能）基態(tài)能量激發(fā)態(tài)能量 氫原子能級圖基態(tài)激發(fā)態(tài)自由態(tài)213、氫原子光譜（導(dǎo)出里德伯常數(shù)）將En代入頻率條件與里德伯公式對照：里德伯常數(shù)計算值：實(shí)驗(yàn)值：22 玻爾理論對氫原子光譜的解釋氫原子能級躍遷與光譜系萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系注意：原子的基態(tài)電離能就是從基態(tài)躍遷到n= 大（En=0）狀態(tài)時所需能量與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好！23四、玻爾的對應(yīng)原理即在量子數(shù)很大時，量子理論與經(jīng)典理論趨于一致稱為對應(yīng)原理當(dāng) 時，在量子數(shù)很大時，能級逐漸靠近，氫原子能量趨于連續(xù)。量子化特征消失與經(jīng)典描述相同。此時，若氫原子能量逐漸下降，輻射光子的頻率與經(jīng)典結(jié)果相同，即：*相對論和量子力學(xué)都要滿足對應(yīng)原理*24五、玻爾理論的成功與局限成功：解釋 了H光譜，爾后有人推廣到類H原子 （ ）也獲得成功（只要將 電量換成Ze（Z為原序數(shù)）。他的定態(tài)躍 遷的思想至今仍是正確的。并且它是導(dǎo)致 新理論的跳板。1922年獲諾貝爾獎。局限：只能解釋H及類H原子，也解釋不了原子 的精細(xì)結(jié)構(gòu)。原因：它是半經(jīng)典半量子理論的產(chǎn)物。還應(yīng)用了 經(jīng)典物理的軌道