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1、第一章 序论,一、经典物理学的困难二、光的波粒二象性三、原子结构的玻尔理论四、粒子的波粒二象性,一、经典物理学的困难,Newton,1、经典物理学,机械物体的运动牛顿力学,Maxwell,(b)电磁现象、光现象麦克斯韦方程,(c)热现象热力学及统计物理学,二、经典物理学遇到的困难,1、黑体辐射,热辐射:由于物体内分子的热运动，物体向外辐射电磁波。辐射强度与物体的温度有关。,绝对黑体：能够全部吸收照射到它上面的辐射而无反射,（1）维恩公式：短波符合较好，长波出现明显差异。,（2）瑞利-金斯公式：长波符合较好，短波出现明显差异。,（3）Planck 的量子概念：黑体以h为能量单位不连续地发射和吸收
2、频率为的能量，h 称为能量子。,2、光电效应,光电子：光照射金属表面后从金属表面逸出的电子。,光电子与入射光的频率有关，当 0 产生光电子，而且数量与光强成正比。当 0 不产生光电子，且与照射强度和时间无关。,经典电磁理论：光的能量由光的强度决定，与光的频率无关。,Einstein 认为该效应为能量为hv的不连续的光量子产生的。,3、康普顿效应（1922),高频X射线被轻元素中的电子散射后，波长随散射角的增大而增大。,经典的电磁理论认为：散射后的X射线波长不应改变。（受迫振动）,光子与电子的碰撞过程 能量和动量守恒,二、光的波粒二象性,1、光的波动性 杨氏双缝干涉实验,2、光的粒子性 光电效应
3、、康普顿效应,3、光具有微粒和波动的双重性质，即波粒二象性,三、原子结构的玻尔理论,1、原子的核形结构模型,Thomson 的枣糕模型,Rutherfold 的行星模型,经典理论认为，带电粒子作加速运动时要辐射电磁波，同时，（1）原子系统的能量不断减少，电子的轨道半径将随之不断减 小，辐射的电磁波的频率将发生不断的变化。（2）原子的核形结构是不稳定的，绕核运动的电子最终将落到 原子核上。,2.氢原子光谱的规律性,R=1.096776*107m-1,Rutherfold 的行星模型遇到的困难,（1）原子存在一系列不连续的稳定状态，即定态，处于这些定态中的电子虽做相应的轨道运动，但不辐射能量。,（
4、3）当原子中的电子从一个轨道跳跃到另一轨道时，就对应于原子从某一定态跃迁到另一定态，这时才辐射或吸收一相应的光子。光子的能量由下式决定：,3、原子结构的玻尔模型,（2）做定态运动的电子的角动量L的数量只能等于的整倍数。,玻尔的量子论主要包括三个假设：,索末菲的多自由度体系的量子化条件,玻尔的量子论在氢原子问题上取得了很大的成功。但由于该理论是经典力学与量子化条件相结合的产物，不能解释氦原子光谱。,四、粒子的波粒二象性,1、德布罗意波,1924年，德布罗意提出一切实物微粒都具有波和粒子两方面的特性。,2、德布罗意关系,物质波的能量和动量可以表示为:,自由粒子的能量和动量都是常量，所以它的频率和波
5、矢都不变，即它是一个平面波。,改写成复数形式：,若一电子能量为10 keV，质量=9.110-28 g，其波长为0.122。,3、戴维孙和革末的电子衍射实验证明了德布罗意波的存在，后来证实了不仅电子具有波动性，其它微观粒子，如原子、质子和中子等都具有波动性。,电子的轨道角动量应满足：,4、由德布罗意关系可以得到玻尔的量子化条件,电子绕原子核运动半径与电子波长的关系为,在 19231927,海森伯（Heisenberg）创立了矩阵力学，薛定谔（Schrdinger）创立了波动力学，两者是等价的，统称为量子力学,5、量子力学的建立,1927年在布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议,爱因斯坦(Albert
6、 Einstein,18791955)，美籍德国犹太人，是20世纪最伟大的科学家，被公认为人类历史上最具有创造性才智的人物之一。他的名字与相对论密不可分，他创立的狭义和广义相对论使现代关于时间和时间性质的想法发生突破性进展并给原子能的利用提供了理论基础。因其对光电效应的解释获1921年诺贝尔奖。薛定谔（Schrodinger，1887-1961）奥地利理论物理学家，与爱因斯坦、玻尔、玻恩、海森伯等一起于20世纪20年代后期，发展了量子力学。因建立描述电子和其他亚原子粒子的运动的波动方程，获得1933年诺贝尔物理奖。海森伯（Heisenberg 19071976）德国理论物理学家，量子力学第一种有效形式（矩阵力学）的创建者。玻恩(Max Born 18821970)德国理论物理学家，量子力学的奠基人之一普朗克（Max Planck 18581947）德国物理学家，量子论的奠基人。玻尔(Bohr Niels 18851962）丹麦物理学家。因对原子结构和放射的研究获1922年诺贝尔奖。他的儿子 欧文尼尔斯玻尔（生于1922年）也是一个物理学家，因发现原子核的非对称性而获1975年的诺贝尔奖.,
