前言经典物理学的困难

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1、量子力学尤景汉youjinghan0196@163.com河南科技大学第一章绪论第二章波函数和薛定谔方程第三章量子力学中的力学量第四章态和力学量的表象第五章微扰理论第六章散射（自学）第七章自旋与全同粒子目录第一章绪论前言§1-1经典物理学的困难§1-2早期的量子论观点§1-3量子力学的建立前言一、量子力学的研究对象二、量子力学在物理学中的地位三、量子力学产生的基础四、量子力学的研究内容五、量子力学的特征六、量子力学的应用前景七、量子力学的奠基人八、为什么要学习量子力学？九、主要参考书前言一、量子力学的研究对象量子

2、力学是现代物理学的理论基础之一，是研究微观粒子运动规律的科学。量子力学的建立使人们对物质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。极大地推动了原子物理原子核物理光学固体材料化学等科学理论的发展，还引发了人们在哲学意义上的思考。二、量子力学在物理学中的地位量子力学经典规律（量子的近似）分子、原子、原子核和基本粒子微观器件宏观物体微观物理介观物理宏观物理经典力学相对论力学经典电动力学经典统计力学（非相对论）量子力学相对论量子力学量子电动力学量子统计和量子场论低速高速宏观微观光速c普朗克常数h三、量子力学产生的基础旧量子论诞

3、生于1900年，量子力学诞生于1925年。1．经典理论十九世纪末、二十世纪初，经典物理学成果累累，已经发展到了相当完善的阶段。2．旧量子论旧量子论=经典理论+特殊假设（与经典理论矛盾）旧量子论没有摆脱经典的束缚，无法从本质上揭露微观世界的规律，有很大局限性。但旧量子论为量子力学理论提供了线索，促进了量子力学的快速诞生。但同时发现了一些经典物理学无法解释的新的实验现象，如电子的发现、阴极射线、X射线、黑体辐射、迈克尔逊干涉实验等。四、量子力学的研究内容1．三个重要概念2．五个基本假设五、量子力学的特征1．抛弃了经典

4、的决定论思想，引入了概率波。力学量可以不连续地取值，且不确定。2．只有改变观念，才能真正认识到量子力学的本质。它是人们的认识从决定论到概率论的一次巨大的飞跃。波函数算符薛定格方程波函数假设算符假设展开假定薛定格方程全同性原理六、量子力学的应用前景1．深入到诸多领域2．派生出了许多新的学科3．前沿应用的发展都离不开它。本世纪的三大热门科学生命科学信息科学材料科学量子场论量子电动力学量子电子学量子光学量子通信量子化学……研制量子计算机已成为科学工作者的目标之一，人们期望它可以实现大规模的并行计算，并具有经典计算机无法

5、比拟的处理信息的功能。以分解五百位的自然整数为例，目前最快的计算机需要用几十亿年才能完成，而用量子计算机，同样的重复频度，一分钟就可以解决。(中国科技大学、香港中文大学，2009年10月29日)七、量子力学的奠基人获奖人获奖时间获奖工作普朗克1918基本作用量子爱因斯坦1921光电效应及数学物理方面的成就玻尔1922原子结构与原子辐射德布罗意1929电子的波动性海森堡1932创立量子力学（矩阵力学），原子核由质子和中子组成薛定格1933创立量子力学（波动力学）狄拉克1933电子的相对论性方程，预言正电子泡利194

6、5不相容原理玻恩1954波函数的统计解释薛定格德布罗意狄拉克海森堡普朗克泡利爱因斯坦玻尔玻恩八、为什么要学习量子力学？1．量子力学是近代物理两大理论支柱之一，开创了物理学的新时代。2．微观现象必须用量子力学去描述。3．对宏观现象的研究也应立足于量子力学。4．存在着量子宏观现象。5．考研需要。九、主要参考书量子力学（卷Ⅰ）（第三版） 曾谨言 科学出版社（2000年）量子力学 苏汝铿  复旦大学出版社（1997年）量子力学基础 关洪 高等教育出版社（1999年）量子力学教程曾谨言科学出版社（2003年）量子力学习题精

7、选与剖析钱伯初，曾谨言科学出版社§1-1经典物理学的困难一、黑体辐射问题——普朗克公式二、光电效应问题三、原子的线状光谱及规律问题四、原子结构问题五、固体的比热问题§1-1经典物理学的困难一、黑体辐射问题——普朗克公式热辐射：任何物体都不停地向周围辐射电磁波。地球的热辐射黑体：能全部吸收辐射在它上面的电磁波而无反射的物体。辐射平衡：黑体在单位时间内单位面积上吸收的电磁波能量与辐射的电磁波能量相等。黑体处于热辐射平衡状态时，辐射能量密度随波长变化曲线如图所示。实验得出的平衡时辐射能量按频率（或波长）分布的曲线只与黑

8、体的绝对温度有关，而与空腔的形状及组成的物质无关。许多人企图用经典物理学来说明这种能量分布的规律，推导与实验结果符合的能量分布公式，但都未成功。（1）1894年，维恩公式（2）1900年，瑞利—金斯公式高频部分符合，低频部分不符合。低频部分符合，但当高频时发散。（紫外灾难）（3）1900年10月下旬，普朗克公式符合得很好。维恩公式瑞利-金斯公式普朗克公式由普朗克公式容易推