量子力学第一章-量子力学的诞生-郭华忠

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1、量子力学电子课件四川大学物理科学与技术学院有关物理和量子力学细推物理须行乐，何用浮名绊此身。杜甫（公元712—公元770）杜甫《曲江二首》茅屋为秋风所破歌八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。茅飞渡江洒江郊，高者挂罥长林梢，下者飘转沉塘坳。南村群童欺我老无力，忍能对面为盗贼。公然抱茅入竹去，唇焦口燥呼不得，归来倚杖自叹息。俄顷风定云墨色，秋天漠漠向昏黑。布衾多年冷似铁，娇儿恶卧踏里裂。床头屋漏无干处，雨脚如麻未断绝。自经丧乱少睡眠，长夜沾湿何由彻！安得广厦千万间，大庇天下寒士俱欢颜。风雨不动安如山。呜呼！何时眼前突兀见此屋，吾庐独破受冻死亦足An

2、yonewhohasnotbeenshockedbyquantumphysicshasnotunderstoodit.NielsHenrikDavidBohr丹麦物理学家。他通过引入量子化条件，提出了玻尔模型来解释氢原子光谱，提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学，对二十世纪物理学的发展有深远的影响。（1885.10～1962.11）RichardPhillipsFeynman理查德·菲利普·费曼（RichardPhillipsFeynman），1918年5月11日—1988年2月15日，美国著名物理学家，1965年，因在量子电动力学方面

3、的成就而获得诺贝尔物理学奖。（1918～1988）IthinkIcansafelysaythatnobodyunderstandquantummechanics.量子力学参考书《量子力学教程》（第二版），曾谨言，科学出版社《量子力学教程》，周世勋，高等教育出版社《量子力学》（第二版），苏汝铿，高等教育出版社中文参考书：量子力学参考书英文参考书：Quantummechanics,C.Cohen-Tannoudji,B.Liu,F.LaloeQuantummechanics,W.Greiner,SpringerQuantummechanics,

4、Non-relativistictheory,L.D.Landau,E.M.Lifshitz,PergamonPress学习方法处理好三个关系：形象和抽象－注意培养抽象思维能力演绎和归纳－注意要接受新的观点学习归纳法培养创造性思维物理和技术－学习应用物理原理在技术上创新绪论量子力学的诞生§1经典物理学的困难§2量子论的诞生§3实物粒子的波粒二象性经典物理学的困难(一）经典物理学的成功19世纪末，物理学理论在当时看来已经发展到相当完善的阶段。主要表现在以下两个方面：(1)应用牛顿方程成功的讨论了从天体到地上各种尺度的力学客体体的运动，将

5、其用于分子运动上，气体分子运动论，取得有益的结果。1897年汤姆森发现了电子，这个发现表明电子的行为类似于一个牛顿粒子。(2)光的波动性在1803年由杨的衍射实验有力揭示出来，麦克斯韦在1864年发现的光和电磁现象之间的联系把光的波动性置于更加坚实的基础之上。引言十九世纪末，经典物理已相当成熟，对物理现象本质的认识似乎已经完成。但在喜悦的气氛中，还有两朵小小的令人不安的乌云：跳出传统的物理学框架！？寻找以太的零结果？热辐射的紫外灾难寻找以太的零结果相对论热辐射的紫外灾难量子论相对真理绝对真理（二）经典物理学的困难但是这些信念，在进入20世纪

6、以后，受到了冲击。经典理论在解释一些新的试验结果上遇到了严重的困难。（1）黑体辐射问题（2）光电效应（3）氢原子光谱黑体辐射（普朗克的能量子假说）分子(含有带电粒子)的热运动使物体辐射电磁波。这种与温度有关的辐射称为热辐射(heatradiation)。热辐射的电磁波的能量对频率有一个分布。例如加热铁块，随着温度的升高:开始不发光→→→黄白色橙色暗红温度不同，热辐射的电磁波的能量不同，频率分布也不同。同一个黑白花盘子的两张照片室温下，反射光1100K，自身辐射光（与温度有关）黑体：能吸收射到其上的全部辐射的物体，这种物体就称为绝对黑体，简称

7、黑体。黑体能吸收各种频率的电磁波，也能辐射各种频率的电磁波。黑体辐射：由这样的空腔小孔发出的辐射就称为黑体辐射。实验发现：辐射热平衡状态:处于某一温度T下的腔壁，单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等时，辐射达到热平衡状态。热平衡时，空腔辐射的能量密度，与辐射的波长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度T有关而与黑体的形状和材料无关。（1）黑体辐射问题M黑体辐射实验曲线1.1经典物理的困难s=5.67×10-8W·m-2·K-4为斯特藩-玻耳兹曼常量1700k1500k1300k斯特藩-玻尔兹曼定律黑体的辐出度与黑体的

8、热力学温度的四次方成正比，这就是斯特藩玻尔兹曼定律。维恩位移定理随着黑体温度的升高，其单色辐出度最大值所对应的波长按照的规律向短波方向移动，即1700k1500k1300k例：