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近代物理概论

第一篇：近代物理概论1、什么是量子物理学？量子物理学包含两个层次：一个是原子层次的物质理论：量子力学，正是它我们才能理解和操纵物质世界；另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用。2、什么是量子力学？量子力学（QuantumMechanics）是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。3、经典物理在原子光谱面前是怎样失效的？为了解释氢原子的线光谱，必须研究氢原子的结构，如果从卢瑟福的原子核式模型出发，那么根据经典电动力学，电子的旋转将引起电磁辐射。因此，电子的轨道半径会越来越小，最后掉入核里，正负电荷中和，原子发生坍缩，可以证明在这一过程中，电子的旋转频率不断增加，辐射的波长也相应地连续改变，那么原子光谱应是连续谱。可是实验现象却不是这样，经典物理在原子光谱面前失效了。4、为了解释氢原子光谱的实验事实，玻尔提出了哪三条基本假设？1）.定态假设：电子绕核作圆周运动时，只在某些特定的轨道上运动，在这些轨道上运动时，虽然有加速度,但不向外辐射能量，每一个轨道对应一个定态，而每一个定态都与一定的能量相对应；2）.频率条件：电子并不永远处于一个轨道上，当它吸收或放出能量时，会在不同轨道间发生跃迁，跃迁前后的能量差满足频率法则；3）.角动量量子化假设：电子处于上述定态时,角动量L=mvr是量子化的.什么是光电效应？光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。这类光变致电的现象被人们统称为光电效应。5、光电效应具有哪些实验规律？1）．每一种金属在产生光电效应时都存在一极限频率（或称截止频率），即照射光的频率不能低于某一临界值。相应的波长被称做极限波长（或称红限波长）。当入射光的频率低于极限频率时，无论多强的光都无法使电子逸出。2）．光电效应中产生的光电子的速度与光的频率有关，而与光强无关。3）．光电效应的瞬时性。实验发现，即几乎在照到金属时立即产生光电流。响应时间不超过十的负九次方秒（1ns）。4）.入射光的强度只影响光电流的强弱，即只影响在单位时间单位面积内逸出的光电子数目。在光颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，即一定颜色的光，入射光越强，一定时间内发射的电子数目越多。6、什么是波函数的统计解释？波函数模的平方代表某时刻t在空间某点(x,y,z)附近单位体积内发现粒子的概率，即|Ø|2代表概率密度。7、什么是德布罗意波统计解释？1.从粒子的观点看，衍射图样的出现，是由于电子不均匀地射向照相底片各处形成的，有些地方电子密集，有些地方电子稀疏，表示电子射到各处的概率是不同的，电子密集的地方概率大，电子稀疏的地方概率小。2.从波动的观点来看，电子密集的地方表示波的强度大，电子稀疏的地方表示波的强度小，所以，某处附近电子出现的概率就反映了在该处德布罗意波的强度。对电子是如此，对其它粒子也是如此。3.普遍地说，在某处德布罗意波的振幅平方是与粒子在该处出现的概率成正比的。8、什么是经典波？什么是德布罗意波？二者有何不同？经典波包括机械波和电磁波，是宏观上主要显示波性的波。机械波——机械振动在空间的传播电磁波——由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。德布罗意波——是对微观粒子运动的统计描述，它的振幅的平方表示粒子出现的概率，是概率波，这种微观粒子的运动主要显示粒性。9、什么是自由粒子？自由粒子是一种特殊的力学体系，它的动量、能量不随时间和空间位置改变。10、什么是主量子数？主量子数n是和能量有关的量子数。原子具有分立能级，能量只能取一系列值，每一个波函数都对应相应的能量。氢原子以及类氢原子的分立值为：En=-1/n*2×2.18×10*(-18)J，n越大能量越高电子层离核越远。主量子数决定了电子出现的最大几率的区域离核远近，决定了电子的能量。N=1，2，3，……；常用K、L、M、N……表示。11、什么是角量子数？角量子数l是和能量有关的量子数。电子在原子中具有确定的角动量L，它的取值不是任意的，只能取一系列分立值，称为角动量量子化。L=√l(l+1)·(h/2π)，l=0，1，2，……（n-1）。l越大，角动量越大，能量越高，电子云的形状也不同。l=0，1，2，……常用s，p，d，f，g表示，简单的说就是前面说的电子亚层。角量子数决定了轨道形状，所以也称未轨道形状量子数。s为球型，p为哑铃型，d为花瓣，f轨道更为复杂。12、什么是磁量子数？磁量子数m是和电子能量无关的量子数。原子中电子绕核运动的轨道角动量，在外磁场方向上的分量是量子化的，并由量子数m决定，m称为磁量子数。对于任意选定的外磁场方向Z，角动量L在此方向上的分量L