当前课程知识点:量子力学(上) > 第一章 量子力学的历史渊源 > 1.3 德布罗意的物质波假说 > 1.3.1 德布罗意假说
量子力学的第三个历史渊源
就是德布罗意的
物质波假说
首先我们来回忆一下
普朗克的光量子假说
它说的是
光子的能量 E = h\nu
P = h/λ
为了更方便起见
我们定义ω = 2πν是圆频率
那么E = hbar ν
hbar是h /(2π)
也可以把动量写成hbar乘以k
这里k是波矢量
它的方向沿着波的传播方向
它的大小是2π/λ
如果我们把一个等式的右方
称之为已知或者输入
左方称之为
导出或者输出
那么
我们可以说
这两个等式
是由物质的波动性
决定它的粒子性
德布罗意
就从另外一个方向
提出了新的假设
那就是微观粒子
也有波动性
这二者的关系正是
把普朗克关系的
等式两方倒过来写
成为ω=E/hbar 和 k= p/hbar
这个关系称之为
德布罗意关系
它是由物质的粒子性
决定波动性
因为
从粒子性的角度
我们应该用能量和动量
描写它的运动
而从波动的角度
应该用圆频率和波矢量
来描写
但是要注意
这个关系适用于
比较特殊的运动状态
那就是
在粒子方面
它应该是自由运动
在波的方面
应该是平面波
平面波可以写成为ψ
是r和t的函数
等于Ae^-i(ωt-k r)
ω和k
是由这样来决定的
因此如果我们
把这两个关系代进去
这个ψ就可以
重新写成为这个样子
这里边出现的是 E P
这个波就称之为
德布罗意波
我们注意
德布罗意波
是一个复数波
由此我们就可以看出来
实际上德布罗意波
不是一个经典的波
由于现在我们用到的
有确定的能量和动量的粒子
所对应的波的频率和波长
所以我们希望
对这二者的关系
有更进一步的了解
如果考虑质量为m的
非相对论粒子
它的能量就等于 p^2/2m
因此
它的动量就等于根号2mE
由这个动量的值
就可以写下
德布罗意波的波长是 h/p
也就是h除以根号2mE
具体地说
假如我们考虑电子
那么电子的能量
以电子伏特为单位
而波长以埃为单位
一个埃就是10^-10m
那么
这个关系可以很简单地
写成为λ≈根号下150/E
之所以采用这样的单位
从实验的角度来说
电子的能量
是让电子通过
确定的电位差而产生的
因此
很容易从中算出
以电子伏特
为单位的能量值
而埃正好是
一个原子的尺度
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应