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UniversityPhysicsQuantum3玻尔的氢原子假设1.定态假设：原子能够、且只能稳定地存在于与分立能量对应的一系列状态中，这些状态称为定态。hEEmn||3.角动量量子化假设电子在定态时，轨道角动量为分立值2.跃迁假设：原子能量的任何变化（发射或吸收电磁辐射），仅在两个定态间以跃迁方式进行，电磁辐射频率为——Bohr频率公式,3,2,12nnhnrmLv2sin220cλλλλ电子的康普顿波长“forhisservicesintheinvestigationofthestructureofatomsandoftheradiationemanatingfromthem”.玻尔的最伟大的贡献，就在于把量子化的原则推广到原子结构和电子运动的研究中，揭示了原子行为中存在的特殊的量子化原则，使量子论进入了原子物理学。TheNobelPrizeinPhysics1922Bohr16-5微观粒子的波粒二象性不确定关系一、德布罗意假设与物质波(MatterWave)1924年，法国物理学家德布罗意（deBroglie）提出假设:实物粒子具有波动性，实物的波粒二象性(wave-particledualism)与光子相类似hmcE2/hmvp德布罗意关系二、戴维孙（C.J.Davisson）和革末（L.H.Germer）实验1927年，实验观察到电子衍射，证实电子具有波性。电子枪晶体探测器GVdsindLk电子束晶体戴维孙—革末电子散射实验（波长相同）X射线电子束布拉格公式nm165.0德布罗意公式nm167.0电子透射实验电子穿过晶体薄片后产生的衍射，与X射线通过晶体的衍射极其类似。汤姆逊实验证明了电子在穿过金属片后也象X射线一样产生衍射现象。电子射线通过多晶时的衍射图样戴维逊和汤姆逊因验证电子的波动性分享1937年的物理学诺贝尔奖金。单缝双缝三缝四缝五缝1961年，约恩荪（C.Jonson）电子衍射实验，衍射图样为结论：波粒二象性是所有物质的普遍属性，是“遍及整个物质世界的一种绝对普遍的现象”。电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验（约恩逊1961）还验证了质子、中子和原子等实物粒子都具有波动性，并满足德布洛意关系。“forhisdiscoveryofthewavenatureofelectrons”TheNobelPrizeinPhysics1929deBroglie二.不确定关系(1927年,海森堡)1.动量—坐标不确定关系微观粒子的位置坐标x、动量分量px不能同时具有确定的值。一个量确定的越准确，另一个量的不确定程度就越大。xpx、分别是x、px的不确定量，其乘积2xpx说明(1)微观粒子的运动原则上没有轨道.(2)微观粒子不能静止.(3)若粒子的位置空间范围有限，且动量p>>p(104)，则粒子的位置和动量就是确定的，粒子可近似看作经典的质点.(4)不确定性关系是波粒二象性及其统计关系的直接结果.px/hp电子束xsinx电子经过狭缝，其坐标x的不确定量为△x；大部分电子落在中央明纹△x2.动量—坐标不确定关系说明动量分量px的不确定量为sinpsinppxhpxxpx0电子经过狭缝，其坐标x的不确定量为△x；电子束△xx/hpxsin减小缝宽△x,x确定的越准确px的不确定度,即△px越大xh/xh宏观世界：手枪微观世界：电子枪子弹的波动性表现很不明显，子弹通过双缝后在屏上形成了非相干叠加，即主要表现了粒子性。电子通过狭缝后在屏上出现的位置不可预测。当时间足够长，屏上接收的电子数越来越多，形成有规律的单缝衍射图样。同时打开双缝，电子象子弹那样，只能通过其中一条缝；但是，电子在接收屏上出现的结果却显示出了确定分布的干涉图样。子弹（m=0.10g,v=200m/s）穿过0.2cm宽的狭缝.3Δ210mx例解求沿缝宽方向子弹的速度不确定量.子弹速度的不确定量为ΔΔxxpmv34336.63102Δ43.140.110210mxsm1064.22866.6310Js,Δ?xhv若让原子的线度约为10-10m，求原子中电子速度的不确定量。10313410101.914.341063.62xmmpxxvsm108.55电子速度的不确定量为氢原子中电子速率约为106m/s。速率不确定量与速率本身的数量级基本相同，因此原子中电子的位置和速度不能同时完全确定，也没有确定的轨道。原子中电子的位置不确定量10-10m，由不确定关系2xpx例解说明例氦氖激光器所发红光波长=6328Å，谱线宽度=10-8...