度的精度为千分之一,即△v~103米/秒，求位置的不确定量。
x h mv ~ 107 米
该值在阴极射线管 实验的精度要求下 可以忽略
•粒子本质上是运动和波动性的。其空间速度和位置是不断变化的。
问题四：你如何理解不确定性原理？
Uncertainty relation 又称测不准原理，德国物理学家 W.K.海森伯首先于1927年提出了量子力学中的一个重要 原理——测不准关系.在这之后七十多年的时间里,对测不 准关系的理解,一直存在着分歧.现在较为普遍的观点认为, 连提出这个原理的海轰堡自己,对它的理解也是错误的。 /v8628856.htm
率时，无光电子发射出来；
光电子动能只与光频率有关，与光强无关； 光强只影响光电子的数目。 1905年Einstein假设一束单色光由辐射能量大小 为h的量子组成，即假设光与物质粒子交换能量时， 是以“微粒”形式出现，这种“微粒”就是“光量 子”，一个光量子带有能量h。
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：光电效应与Einstein的光量子
/wiki/%E8%96%9B%E5%AE%9A%E8 %B0%94%E7%8C%AB
第一章 微观粒子的状态
第一章
微观粒子的状态
§1.1 量子力学的起源 §1.2 波函数 §1.3 薛定谔方程 §1.4 精确求解薛定谔方程的四个例子 §1.5 定态微扰理论
波矢
2 k
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：实物粒子的波粒二象性
实物粒子的波粒二象性
电子波动性的证实
戴维孙、革末电子衍射实验： 1937年Nobel Prize
100V
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：实物粒子的波粒二象性
1961年约恩逊的单、双、三、四缝电子衍射实验：
单缝
双缝
三缝
四缝
中子在Na单晶晶体上的衍射：
进一步证实了微观粒 子的波动特性
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：实物粒子的波粒二象性
实物粒子波长的计算：
h P n k

h p
h 2m E
p2 自由粒子动能：E 2m
例：一个用150伏的电压所加速的电子，其波长是？
§1.1 量子力学的起源 §1.2 波函数 不确定性原理 波函数的形式 波函数的统计诠释 态的叠加原理 波函数的标准条件和归一化条件
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源： Heisenberg测不准关系
Heisenberg(海森堡)不确定性原理
电子的单缝衍射实验
θ：中心点（最大波强度之点） 到第一个零点（零波强度之点）的 夹角 当粒子穿过狭缝时，粒子的位置 不确定性是狭缝宽度

课本Page 3
h 6.62610 焦耳 秒
34
h 1.0541034 焦耳 秒 2
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：实物粒子的波粒二象性
德布罗意关系：
1929年Nobel Prize
1923年de Broglie提出实物微观粒子具有 波动性的假设。
E h h P n k
晶体结构和微观粒子运动状态
晶体中的电子状态
固体物理
第三章
晶体中的原子热振动
引言
•参考书：
第一章 晶体结构和微观粒子运动状态
量子力学：《量子力学教程》周世勋；《量子力学导论》曾谨言 统计物理：《热力学· 统计物理》汪志诚
第二章 第三章
晶体中的电子状态 晶体中的原子热振动
固体物理：《固体物理学》黄昆； 《固体物理学》方俊鑫
固体物理基础
Basics of solid state physics
东南大学, 电子科学与工程学院
SEU, School of Electronic Science and Engineering
2013年春季06A111,06A112,06A113
万能，wn@, MEMS教育部重点实验室 SEU-FEI纳皮米联合实验室 QQ：927988154 * 添加QQ号码（下周一前，身份 验证请输入个人姓名）
例2：氢原子中的电子，基态v~106米/秒，位置不确定量是原子
的线度△x~10-10米，电子质量m=9×10-31千克， h=6.63
× 10-34焦· 秒，求速度的不确定量。
v h mx ~ 106 米/ 秒
与电子本身运 动速度相比是 同一数量级
例3：阴极射线管中的电子束，电子速度v~106米/秒,设测量电子速
Department of Physics, University of Maryland Baltimore County Baltimore, MD 21250, U.S.A. Keyword：Einstein-Podolsky-Rosen
250mW, 325nm波长的激光 强度（光子数）
100W的白炽灯
经典物理学的成就
牛顿力学
电动力学－Maxwell Equation 热力学与统计物理
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：经典物理学的困难
经典物理学的困难 黑体辐射 光电效应 固体比热 康普顿效应
当时的理论无法解释实验结果
原子结构、原子光谱
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：黑体辐射与Plank的量子论
第一章 微观粒子的状态
第一章
量子力学简介：
微观粒子的状态
抽象性（不直观性） 冲突性 非决定性（统计性）
N. Bohr: Anyone who has not been shocked by quantum physics has not understand it!
薛定谔猫-Schrödinger's cats

h 2mE 6.626 1034 J s 2 9.110
31
kg 150V 1.6 10
19
1 C

*：电子衍射实验为什么要使用晶体物质作为光栅？
Physics Frontier
Single-layer Graphene Carbon atoms
Resolution: 50 pm
/frames/TEAM0.5.htm
第一章 微观粒子的状态
第一章
微观粒子的状态
§1.1 量子力学的起源 §1.2 波函数 §1.3 薛定谔方程 §1.4 精确求解薛定谔方程的四个例子 §1.5 定态微扰理论
第一章 微观粒子的状态：§1.2 波函数
第一章
微观粒子的状态
问题二*：光电效应的实验中，如何测量发射电子的速度？
光电效应的原理能否用于发电？
问题三：“光的能量”包涵了频率和强度两个方面。但是 最后如何来理解光的能量的问题，比如一束250mW, 325nm波长的激光,和一个100W的白炽灯相比？
Inspirited by Prof. Yanhua Shih
2.热学：对晶格振动的研究-隔热散热材料， 热敏感材料…… 3.光学、电学、磁学：对固体中电子运动的 研究-先进半导体材料和器件
触摸屏，透明导电材料， 耐磨+高强度 小体积高容量电池， 发光器件，半 复合金属氧化物阳极 导体光学材料 和器件 外壳，工程力学材料
高信噪比话筒， 硅材料和工艺
方向，速度传感， MEMS器件 散热片，高 热导材料 芯片， 半导 体硅 材料 和工 艺 指纹识别， 耐磨材料 磁记录硬盘， 磁性材料和 高密度存储
黑体辐射
Dark-body radiation
黑体：对辐射的Leabharlann 收系数为1的物体。研究的问题：黑体辐射能量的分布。
联想 红外夜视（利用物体的能 量辐射）
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：黑体辐射与Plank的量子论
经典解释： Wein公式(热力学+假设)：
( , T )
8h h ( , T ) e 3 c
引言
•固体物理的研究对象
固体：具有确定形状，确定体积的物质形态 具体研究内容：
固体结构、组成 粒子间相互作用 粒子的运动规律 目的
力学、热学、光学、 电学、磁学等
固体宏观性质
固体的用途
先进材料和器件 （高可靠材料，晶体
管、MOS、探测器、
传感器）
引言
•本课程主要内容：
第一章
第二章
量子力学 统计物理
无论光的频率是多少，只要光足够强，就 经典理论： 弹性振子 会有光电子发射出来；
光越强，发射出来的光电子动能越大；
光电子发射与否、光电子动能与频率无关。
第一章 微观粒子的状态：§1.1 量子力学的起源：光电效应与Einstein的光量子
实验事实：
临界频率νmin ：当照射光的频率小于临界频
•最终成绩构成：
+2~10
1.平时成绩：点名，作业，小论文（可选） 2.考试成绩 3.教师综合评判分
小论文： 1. 对一个(或几个)问题的理解和认识； 2.对一个(或几个)章节或教材的总结; 3.对一个(或几个)现象的基于固体物理的理解; 4.对本课的阶段小结或最后总结; 5.考试之前任何时间都可以上交（电子邮件， 邮件，快递，打印……）。篇幅>=一页A4纸， 单倍行距，5号字体，中文或英文； 6.广泛接受各种的想法。但是不可网络原文摘 抄，不可大段不经过注明的引用他人作品。
3
kT
Rayleigh-Jeans公式(电动
力学+统计物理学)：
8 ( , T ) 3 kT c
2
Plank公式：
8 h ( , T ) 3 h kT c e 1
2
假设：（1900年）对于一定频率 的辐射，物体只能以h 为单位 吸收或发射它。即：物体吸收或 发射电磁辐射是以“量子”的方 式进行的。