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文檔簡介
作業(yè):書P271:
13-29,13-30,13-35
本節(jié)課要求:理解不確定度關系,會簡單計算理解波函數(shù),會簡單計算;第十三章早期量子論和量子力學基礎§13-1
熱輻射
普朗克的能量子假設§13-2
光電效應愛因斯坦的光子理論§13-3
康普頓效應§13-4
氫原子光譜
玻爾的氫原子理論§13-5
得布羅意波微觀粒子的波-粒二象性§13-6
不確定度關系§13-7
波函數(shù)及其統(tǒng)計詮釋薛定諤方程§13-8
一維定態(tài)薛定諤方程的應用§13-9
量子力學中的氫原子問題§13-10
電子的自旋
原子的電子殼層結(jié)構(gòu)
海森伯(W.Heisenberg)分析了幾個理想實驗后提出了不確定度關系.§13-6不確定度關系1925年創(chuàng)立量子力學矩陣力學;1927年提出不確定關系。獲1932年諾貝爾物理學獎.
xΔx電子束縫屏幕衍射圖樣電子衍射實驗
方向電子坐標范圍為縫寬:電子動量在方向上的分量:xΔx屏幕由衍射知識即:由式(1)和(2)得到:
方向的范圍為:定義:
方向電子坐標范圍為該方向粒子位置的不確定量;
方向電子動量的取值范圍為該方向粒子動量的不確定量;稱上式為x方向坐標與動量的不確定度關系.考慮到在兩個一級極小值之外還有電子出現(xiàn),所以有:★一級極小滿足:c.不確定度關系式說明用經(jīng)典物理學量—動量、坐標來描寫微觀粒子行為時將會受到一定的限制,因為a.不確定度關系式可以用來判別對于實物粒子其行為究竟應該用經(jīng)典力學來描寫還是用量子力學來描寫.b.對于微觀粒子的能量E及它在能態(tài)上停留的平均時間之間也有類似的不確定度關系:說明-3.exe
微觀粒子不可能同時具有確定的動量及位置兩個物理量乘積,若單位是,則有類似的不確定度關系,如:§13-7波函數(shù)薛定諤方程物理學首先要描述對象的狀態(tài),進而研究狀態(tài)變化的規(guī)律。質(zhì)點:狀態(tài)——坐標,動量;狀態(tài)變化——運動方程,牛頓定律波函數(shù)應具有波動方程的形式,又應含有動量和能量。對象——微觀粒子(波粒二象性)理想氣體:狀態(tài)——P,V,T,狀態(tài)變化——狀態(tài)方程波動:,狀態(tài)變化——波動方程宏觀尺度微觀尺度一、對波函數(shù)的簡單認識狀態(tài):波函數(shù)狀態(tài)變化:薛定諤方程具有波粒二象性的微觀粒子應該有它的運動方程.考慮沿x方向傳播的自由粒子波或?qū)懗勺ⅲ簲?shù)學中利用波粒二象性關系式:自由粒子的波函數(shù):波函數(shù):二、波函數(shù)及其統(tǒng)計意義
用來描述與微觀粒子相聯(lián)系的物質(zhì)波的函數(shù),稱為波函數(shù)。用表示波函數(shù).從熟知的機械波入手——沿x正向傳播的平面波取實部物質(zhì)波的物理意義:物質(zhì)波的強度強衍射光強的地方光波振幅平方大(波性)光子在該處出現(xiàn)的概率大(粒性)波函數(shù)振幅的平方大單個粒子在該處出現(xiàn)的概率大(波性)(粒性)——與光波作對比
在空間某處單位體積內(nèi),在某一時刻,微觀粒子出現(xiàn)的概率正比于該時刻、該地點波函數(shù)的平方:xΔx電子束縫屏幕光束有意義的是波函數(shù)的平方
稱為概率密度.微觀粒子的狀態(tài)用概率描述.
在空間一小區(qū)域(體積元)內(nèi)出現(xiàn)粒子的概率為:——波函數(shù)的歸一化條件微觀粒子在全空間出現(xiàn)的概率應為1,即:滿足歸一化條件的波函數(shù),稱歸一化波函數(shù).如果沒有歸一化,即則設新波函數(shù),使得稱c為歸一化常數(shù).即
此時,為概率密度.注:前面稱
為概率密度,實際上已假定是歸一化波函數(shù)了。只差一個常數(shù)的波函數(shù)與,所描寫的粒子在空間出現(xiàn)的概率相同.變形:展開單值、有限、連續(xù)——標準化條件波函數(shù)性質(zhì)
不同之處:概率波有意義的是振幅平方;波函數(shù)乘以常數(shù),仍然為同樣狀態(tài):概率不變.相同之處:服從波的疊加原理.經(jīng)典波與概率波比較粒子在某時某小區(qū)域dV內(nèi)出現(xiàn)的概率:結(jié)論:即:狀態(tài)相同.不確定度關系:自由粒子的波函數(shù):表示:微觀粒子(波粒二象性)波函數(shù)模的平方狀態(tài)變化方程:概率密度表示t時刻、在某處、單位體積內(nèi)粒子出現(xiàn)的概率.狀態(tài)描述:薛定諤方程本節(jié)課主要內(nèi)容歸一化的波函數(shù)兩波函數(shù)若只差一個常數(shù),則所描寫的粒子狀態(tài)(概率)相同.例:作一微運動的粒子被束縛在0<x<a的范圍內(nèi).已知其波函數(shù)為:求:(1)常數(shù)A;(2)粒子在0到a/2區(qū)域出現(xiàn)的概率;(3)粒子在何處出現(xiàn)的概率最大?解:(1)由歸一化條件得:(2)粒子的概率密度為:在0<x<a/2區(qū)域內(nèi),粒子出現(xiàn)的概率為:(3)概率最大的位置應滿足因0<x<a/2,故得粒子出現(xiàn)的概率最大。練習冊13-15.設粒子運動的波函數(shù)曲線分別如圖(A)、(B)、(C)、(D)所示,則其中確定粒子動量的精確度最高的波函數(shù)是哪個圖?(A)(B)(C)(D)練習冊13-10.若粒子(電量為)在磁感應強度為的均勻磁場中沿半徑為的圓形軌道運動,求粒子的德布羅意波長.解:洛倫茲力提供向心力粒子動量羅布意波長練習冊13-13將波函數(shù)在空間各點的振幅同時增長D倍,則粒子在空間的分布概率將()√(A)增大D2倍(B)增大2D倍(C)增大D
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