量子力学基础课件.ppt

*普朗克(1858—1947)德國人(60歲獲諾貝爾獎)MaxPlanck榮獲1918年NobelPrize(forhisdiscoveryofenergyquanta)普朗克無論遇到什麼困難，都沒有動搖過他獻身於科學的決心。他的家庭相繼發生過許多不幸：1909年妻子去世，1916年兒子在第一次世界大戰中戰死，1917年和1919年兩個女兒先後都死於難產，1944年長子被希特勒處死。但是普朗克總是用奮發忘我的工作抑制自己的感情和悲痛，為科學做出了一個又一個重要的貢獻。普朗克的墓在哥庭根市公墓內，其標誌是一塊簡單的矩形石碑，上面只刻著他的名字，墓誌銘也就一行字：h＝6.63×10-34J·s，這是對他畢生最大貢獻：提出能量子假說的肯定。*普朗克是一位老派的學者。在學術工作中，他主張盡可能地謹慎，不到萬不得已不願意打破傳統的“框框”。他把自己的量子假說稱為“孤注一擲”的辦法。就是說，只是在實驗事實的逼迫下，他才終於“上了梁山”。因此，人們常說他是一個“不情願的革命者”。普朗克後來又為這種與經典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經過十多年的努力證明任何複歸於經典物理的企圖都以失敗而告終之後，他才堅定地相信h的引入確實反映了新理論的本質。由於量子化的概念和經典物理嚴重背離，正因為量子說和經典物理概念如此不同，在提出後的五年內沒人理會。在此後的十餘年內，普朗克很後悔當時提出“量子說”，並想盡辦法試圖把它納入經典範疇。*普朗克所提出的能量量子化假設打破了一切自然過程都是連續的經典定論，第一次向人們揭示了自然的非連續本性。從日常經驗出發，建立在一切自然過程（包括物體性質的變化）都是連續的這一定論之上的經典理論——牛頓力學和麥克斯韋電磁場理論又已經被大量的實驗所證實。“量子論”違背了實驗事實？連續性原理是經典物理學的一塊基石*例：設想一品質為m=1g的小珠子懸掛在一個小輕彈簧下麵作振幅A=1mm的諧振動。彈簧的勁度係數k=0.1N/m。按量子論計算此彈簧振子（諧振子）的能級間隔多大？減少一個能量子時振動能量的相對變化是多少？思考題:在宏觀世界中能夠觀察到（諧振子）能量分立的現象?！解：彈簧振子的頻率諧振子能級間隔諧振子能量減少一個能量子時振動能量的相對能量變化這樣小的相對能量變化在現在的技術條件下還不可能測量出來。現在能達到的最高的能量解析度為：所以宏觀的能量變化看起來都是連續的!*普朗克的發現使神秘的量子從此出現在人們的面前，它讓物理學家們即興奮，又煩惱。這些能量子在運動中並不分裂，而且只能作為整體被吸收或發射。能量子是什麼？量子論——翻開第二頁“光電效應”*赫茲試驗示意圖光照射金屬表面使之逸出電子的現象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。這一現象首先是赫茲在1886-1887年間在實驗中偶然發現的。§2光的粒子性赫茲在電磁波實驗中還順便發現了光電效應。1887年，他發現當檢測器振子的兩極受到發射振子的火花光線照射時，檢測器的火花會有所加強。進一步的研究表明這是由於紫外線的照射,紫外線會從負電極上打出帶負電的粒子。他將此事寫成論文發表，但沒有進一步研究。*光電效應的實驗簡圖UGKA當光（特別是波長較短的紫外光）照射到密封的真空管內的的金屬K（負極）上時，就有光電子從表面逸出，逸出的光電子在加速電勢差U=UA-UK的作用下，從K到A，從而在電路中形成電流，稱為光電流，光電流強度可由電流計G讀出。萊納德光電效應實驗1902年換向開關真空管注意觀察！1.光電效應*通過實驗，我們可以畫出以下實驗特徵曲線。(1)光電效應伏-安曲線圖-US為反向截止電壓飽和光電流強度與入射光強度成正比。或者說：單位時間內從金屬表面逸出的光電子數目與入射光強成正比。當降低U，I隨著降低，當U=0時，I一般不等於0。只有當U=UA-Uk變為負值（由換向開關實現），I減少以至為零。I0UIm飽和電流USI1I2入射光頻率恒定*(1)光電效應伏-安曲線圖反向電勢差——截止電勢差Us光電子最大初動能截止電壓的存在說明此時從陰極逸出的最快的光電子，由於受到電場的阻礙，也不能達到陽極。根據能量分析應有：I0UIm飽和電流USI1I2-US為反向截止電壓入射光頻率恒定當降低U，I隨著降低，當U=0時，I一般不等於0。只有當U=UA-U