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简介
这是量子力学基础ppt，包括了教学要求，经典物理学的困难与旧量子论的诞生，实物粒子的波粒二象性，量子力学基本原理的简单应用等内容，欢迎点击下载。
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教学要求: 1.掌握微观粒子的运动特征、量子力学基本假设。 2.掌握一维势箱中粒子的Schrodinger方程及其解。 3.掌握微观粒子的波粒二象性、德布罗意关系式和 测不准关系。 4.掌握波函数的合格条件和正交归一性；波函数的 物理意义。 5.掌握常见物理量的算符形式、算符的本征函数、 本征值、本征方程的概念； 6.掌握平均值公式及其简单应用。 7.掌握定态薛定谔方程的直角坐标形式及物理意义。 8.掌握一维势箱粒子的概念、势函数、薛定谔方程 及其解的应用，了解一维势箱结果对三维势箱的 简单扩展。 结构化学是在原子、分子的水平上，深入到电子层次，研究物质的微观结构及其宏观性能关系的科学。 宏观物体的运动可用经典力学解释，微观粒子的运动遵循量子力学。对高速运动物体的研究导致了相对论的诞生；对微观体系的运动的研究导致了量子力学的诞生，相对论与量子力学是二十世纪物理学的两大支柱。 1927年，海特勒和伦敦运用量子力学成功解释了氢分子的成因，标志着量子化学的诞生，使化学由经验科学向理论科学过渡。 §1-1量子力学产生的背景 一、经典物理学的困难与旧量子论的诞生 1.黑体辐射与普朗克（ planck）的量子论 任何物体都能受激吸收能量，又能自发辐射能量。物体在低温时能吸收什么波长的电磁波，在高温时就会发射同样波长的电磁波。吸收光的本领越强的物体就越黑，高温时发光的本领就越强，因而越白。 黑体：一种能100%吸收照射到它上面的各种波长 的光，同时也能发射各种波长光的物体。 Rayleigh-Jeans（瑞利-金斯）用经典电动力学和统计力学进行分析，把分子物理学中能量按自由度均分的原则用到电磁辐射上，推导出黑体辐射平衡时，频率在-d范围内强度公式： 对 作图应为一抛物线，在长波处很接近实验曲线，在短波长处与实验结果（能量趋于零）显著不符（紫外灾难）。Wein（维恩）用经典热力学进行解释，假设辐射按波长的分布类似于Maxwell的分子速率分布，所得公式在短波处与实验比较接近，但长波处与实验曲线相差很大。 1900年，普朗克(M. Planck)量子化假设： ①黑体内分子、原子做简谐振动，称谐振子，黑体是由不同频率的谐振子组成。谐振子的能量是不连续的，只能取某一最小的能量单位0的整数倍，0被称为能量子，它正比于振子频率： E = n0 0=hγ0 γ0为谐振子的频率，h为普朗克（planck）常数 h = 6.624×10-27erg.sec = 6.624×10-34 J.s 2．光电效应与光子学说(光的粒子性) 光电效应：光照在金属表面上，金属发射出电子的现象。金属中的电子从光获得足够的能量而逸出金属，称为光电子，由光电子组成的电流叫光电流。 ①在有两个电极的真空玻璃管两极分别加上正负电压。当光照在正极上，没有电流产生；而当光照在负极上则产生电流，光电流强度与光的强度成正比。 ②对于每一种金属电极，仅当入射光的频率大于某一频率时，才有电流产生，称临阈频率，与金属性质有关。 ③光电效应产生的电子的初动能随光的频率增大而增加而与光的强度无关。 ④入射光照射到金属表面立即有电子逸出，二者几乎无时间差。 根据光波的经典图象，光波的能量与它的强度（振幅的平方）成正比，而与频率无关。因此只要有足够的强度，任何频率的光都能产生光电效应，而电子的动能将随着光强的增加而增加，与光的频率无关，这些经典物理学家的推测与实验事实不符。 1905年爱因斯坦（A. Einstein）依据普朗克的能量子的思想，提出了光子说，圆满地解释了光电效应。 ①光的能量是量子化的，最小能量单位是光子， 。 ②光为一束以光速运动的光子流，光的强度I正比于光子 的密度ρ，ρ为单位体元内光子的数目。 ③光子具有质量m，根据质能联系定律： 光子的质量与光的频率或波长有关，但光子没有静止质量，根据相对论原理： 对于光子ν=c，所以静止质量m0为0，光子无静止质量。 例（1）质量为0.01kg的子弹，运动速度为1000ms-1，若速度的不确定程度为其运动速度的1%，则其位置的不确定程度为： 可以用经典力学处理 （2）运动速度为1000ms-1的电子，若速度的不确定程度为其运动速度的1%，则其位置的不确定程度为： 不确定关系式的应用： ①可定性说明原子中电子为什么不会掉进原子核里去。 ②可定性说明氢原子核外电子不可能处在玻尔轨道上运动。 ③关于谱线自然宽度的解释。 §1-2 量子力学基本原理 1925-1926年科学家提出了两个描述微观运动规律的力学理论：薛定谔（Schrodinger E）的波动力学， 数学工具是微分方程；海森堡的矩阵力学，数学工具是线性代数。两者是同一种力学规律的两种不同的描述。 30个代狄拉克（Dirac P A M）把它们用更普遍的形式表述出来，称为量子力学。1932年海森堡、1933年薛定谔和狄拉克力学的贡献获诺贝尔物理学奖。 量子力学是描述微观粒子运动规律的科学，微观粒子的主要特征是能量量子化。量子力学是一个公理体系，建立在若干基本假设的基础上。这些假设是不能被证明的，但从这些基本假设出发，可推导出一些重要结论，用以解释和预测许多实验事实。经过半个多世纪的考验，说明作为这些基本假设是正确的。 经典波也具有叠加性，如果一个波ψ可以由n个子波叠加而成，表明这个合成的波含有各种成分的子波。 量子力学中态的叠加在数学形式上与经典波的叠加相同，物理本质上有根本区别。 经典波指n个波系互相干涉合成一个波系；量子力学中态的叠加指一个体系的n个不同态之间的相互干涉。 §1-3 量子力学基本原理的简单应用 一、一维无限深势阱中的粒子 1．一维无限深势阱模型 粒子在一维空间（x）运动： V(χ)=0 ( 0 <χ
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