第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础12.2玻尔的氢原子结构模型12.3物质波与不确定关系目录波函数12.412.5氢原子的能量和角动量量子化12.6电子自旋12.7多电子原子状态及元素周期律量子力学与医学12.8
目 录 12.1 量子力学产生的实验基础 12.2 玻尔的氢原子结构模型 12.3 物质波与不确定关系 12.4 波函数 第12章 量子力学基础 12.5 氢原子的能量和角动量量子化 12.6 电子自旋 12.7 多电子原子状态及元素周期律 12.8 量子力学与医学
第12章量子力学基础学习要求020103了解掌握熟悉描述光的波粒二象性的有关理波函数及薛定逻方程的基本概原子结构的量子力学描述及其念和规律。论，包括黑体辐射规律、普朗规律：波粒二象性的德布罗意克的能量量子化假设、爱因斯物质波假设：不确定关系。坦的光子理论和玻尔理论等
01 02 03 描述光的波粒二象性的有关理 论，包括黑体辐射规律、普朗 克的能量量子化假设、爱因斯 坦的光子理论和玻尔理论等。 原子结构的量子力学描述及其 规律；波粒二象性的德布罗意 物质波假设；不确定关系。 波函数及薛定谔方程的基本概 念和规律。 第12章 量子力学基础 掌握 熟悉 了解 学习要求
第2章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础
12.1 量子力学产生的实验基础 第12 章 量 子 力 学 基 础
第12章量子力学基础量子力学（Quantummechanics）是20世纪人们在总结大量实验事实的基础上建立起来的。量子力学是描述微观粒子运动规律的科学，是人们深入了解物质微观结构及其特性的理论基础。量子力学所涉及到的规律极其普遍，它不仅是物理学中的基础理论之一，而且在化学、生物学及医学等有关学科和许多现代技术中也得到了广泛的应用。本章主要介绍量子理论的实验基础，量子力学的基本概念和基本方法
第12章 量子力学基础 量子力学（Quantum mechanics）是20世纪人们在总结大量实验事实的基础上建立 起来的。量子力学是描述微观粒子运动规律的科学，是人们深入了解物质微观结构及其 特性的理论基础。量子力学所涉及到的规律极其普遍，它不仅是物理学中的基础理论之 一，而且在化学、生物学及医学等有关学科和许多现代技术中也得到了广泛的应用。 本章主要介绍量子理论的实验基础，量子力学的基本概念和基本方法
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础黑体辐射12.1.11.热辐射物体内部的原子和分子都在不停地作剧烈的热运动，并且它们之间会产生相互碰撞，从而原子不停地吸收能量使其进入激发态，然后又以电磁波的形式将多余的能量辐射出来，这样由热运动而引起的辐射现象称为热辐射(thermal radiation)
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.1 黑体辐射 1．热辐射 物体内部的原子和分子都在不停地作剧烈的热运动，并且它们之间会产 生相互碰撞，从而原子不停地吸收能量使其进入激发态，然后又以电磁波的 形式将多余的能量辐射出来，这样由热运动而引起的辐射现象称为热辐射 （thermal radiation）
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础黑体辐射12.1.11.热辐射在一定温度下，单位时间内从物体表面单位面积上在所有波长范围内所发射出的能量总和称为物体的辐射度（radiantexitanceemittance），用E表示。对于某一单色光的辐射度被称为单色辐射度（homochromaticradiantexitanceemittance），它是温度T和波长入的函数。物体在单位时间内，其单位表面面积吸收的总能量与入射到其表面上的总能量的比值称为物体的吸收率（absorptance）
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.1 黑体辐射 1．热辐射 在一定温度下，单位时间内从物体表面单位面积上在所有波长范围内所 发射出的能量总和称为物体的辐射度（radiant exitance emittance），用E 表示。对于某一单色光的辐射度被称为单色辐射度（homochromatic radiant exitance emittance），它是温度T和波长λ的函数。 物体在单位时间内，其单位表面面积吸收的总能量与入射到其表面上的 总能量的比值称为物体的吸收率（absorptance）
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础黑体辐射12.1.12.黑体辐射把能够全部吸收外来一切电磁辐射的物体称为黑体（blackbody），即黑体是吸收率等于1的物体，它能完全吸收投射到其表面上的任何波长的辐射能量。黑体发射电磁辐射的现象被称为黑体辐射。黑体是一种理想模型。可以将一个开有小孔，并且由一种耐黑体模型图高温的不透明材料制成的空腔，如图所示，做成理想的黑体模型
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.1 黑体辐射 2．黑体辐射 把能够全部吸收外来一切电磁辐射的物体称为黑体（black body），即黑体是吸收率等于1的物体，它能完全吸收投射到其表 面上的任何波长的辐射能量。黑体发射电磁辐射的现象被称为黑 体辐射。 黑体是一种理想模型。可以将一个开有小孔，并且由一种耐 高温的不透明材料制成的空腔，如图所示，做成理想的黑体模型。 黑体模型图
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础黑体辐射12.1.1E(A,T)/(W-mum")T=6000K200黑体辐射规律：150（1）斯特藩-玻尔兹曼定律T=5000K100EB(T) = oT450T=4000K斯特藩常数：=5.670×10-8W·m-2.K-4T=3000K（2）维恩位移定律00.51:01.52.04/(um)Λm = b/T黑体辐射的辐射度按波长的分布常量：b=2.898×10-3mK
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.1 黑体辐射 黑体辐射规律： （1）斯特藩-玻尔兹曼定律 斯特藩常数： （2）维恩位移定律 常量： 𝐸𝐵 𝑇 = 𝜎𝑇 4 𝜎 = 5.670 × 10−8W∙ m−2 ∙ K −4 𝜆m = 𝑏/𝑇 𝑏 = 2.898 × 10−3m ∙ K 黑体辐射的辐射度按波长的分布
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础黑体辐射12.1.13.普朗克量子假设CCeat维恩公式：E(a,T)=25普朗克认为：C,T瑞利-金斯表达式：E(,T)=①组成黑体腔壁的分子、原子可24看作是带电的线性谐振子。②谐振子只能处于某些特定的能2元hc2普朗克公式：E(,T)=量状态，每一状态的能量只能是最x (ehe/kaT -1)小能量E。的整数倍。o=hv
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.1 黑体辐射 3. 普朗克量子假设 维恩公式： 瑞利-金斯表达式： 普朗克公式： 5 1 2 ( , ) T C C e E T − = 4 3 ( , ) C T E T = ( 1) 2 ( , ) 5 2 − = h c k T e hc E T 普朗克认为： ① 组成黑体腔壁的分子、原子可 看作是带电的线性谐振子。 ② 谐振子只能处于某些特定的能 量状态，每一状态的能量只能是最 小能量ε0 的整数倍。 𝜀0 = ℎ𝜈
第12章量子力学基础12.1量子力学产生的实验基础12.1.2光电效应石英窗照射光线1.光电效应（1）当照射光的频率不变时，饱和光电流的AIK大小与照射光的强度成正比，即单位时间内从阴V极K上逸出的光电子数目与照射光的强度成正比。TG直流电源（2）光电子的最大初速率与照射光的频率有关，且频率越高光电子的最大速率越大，而与照光电效应实验装置图射光的强度无关
第12章 量子力学基础 12.1 量子力学产生的实验基础 12.1.2 光电效应 1. 光电效应 （1）当照射光的频率不变时，饱和光电流的 大小与照射光的强度成正比，即单位时间内从阴 极K上逸出的光电子数目与照射光的强度成正比。 （2）光电子的最大初速率与照射光的频率有 关，且频率越高光电子的最大速率越大，而与照 射光的强度无关。 光电效应实验装置图