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1、第一章绪论一、量子力学研究内容■…研究微观粒子（分子、原子、电子等）运动规律的理论。二、量子力学在物理学上地位量子力学是物理学三大基本理论之一。物理学基本理论分三大块：经典物理学…研究低速、宏观物体；相对论研究高速运动物体；量子力学……研究微观粒子。相对论、量子力学是近代物理的二大支柱。量子力学与现代科学技术是紧密相连，凡涉及原子分子层次的现代科技都离不开量子力学，如半导体技术、纳米材料、激光、量子通讯、量子计算机等。现代医学、生物基因工程好与量子力学紧密相关，许多疾病、有关生命现象只有在原子分子层次上才能加以解释。三、量子力学特点1.

2、抽象。独立于经典物理，自成一套系统，脱离与人们日常生活经验，难以理解，如没有运动轨道。2.理论本身一些内容不能直接用实验验证，如薛定谭方程、E=hv等，原因是微观粒子太小，目前实验无法直接观察。3.理论形式本身不是唯一的。量子力学目前主要有二种理论形式：薛定谒波动力学、海森堡矩阵力学、另外还有路径积分理论原因是量子力学理论基本上结合实验假设、猜测岀來的，主观成份较多。量子力学参考书很多，较适屮的有：第一章绪论§1.1经典物理学的困难§1.2玻尔的量子理论§1.3微观粒子的波粒二象性内容简介：在简单冋顾和罗列经典物理困难的基础上，本章扼要

3、的介绍了普朗克的能量量子化的概念、爱因斯坦的光量子和玻尔的量子论，以及如何利用这些量子化的假说解决经典困难。然后引入光的波粒二象性和徳布罗意波。本章的许多结果，最后虽然被量子力学在更高的水平上重新给出，但本章的许多概念，即使在今天，对于物理学工作者仍然是极其重要的。§1.1经典物理的困难一、黑体辐射1•黑体定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射,则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。说明：（1）黑体是个理想化的模型。（2）对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。2.热辐射热辐射现象：任何温度下，宏观物

4、体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有关，故称为热辐射。热平衡现彖：辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。2.与辐射有关的物理量单色辐出度从热力学温度为T的黑体的单位面积上、单位时间内、在单位波长范围内所辐射的电磁波能量，称为单色辐射出射度，简称单色辐出度，用M入(T)表示。辐射出射度在单位时间内，从热力学温度为T的黑体的单位面积上、所辐射的各种波长范围的电磁波的能量总和，称为辐射出射度，简称辐出度。8M(TM■dA03.黑体辐射如图1.1所示，可以将-空腔看作黑体，当一束光线如射吋，它

5、将被完全吸收而无法逃出。当空腔与内部的辐射处于平衡时，腔壁单位面积所发射的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等。4.1斯特藩■玻尔兹曼定律黑体的与黑体的热力学温度的四次方成正比，这就是斯特藩％■玻耳兹曼定律。=5.67X10-8W-m-2-K-4为斯特藩％-玻耳兹曼常量□EM(T)=

6、面的公式叽⑺二为"，W为实验确定的参数。说明：维恩公式只在短波波段与实验符合，而在长波波段与实验差别较大。4.4瑞利-金斯公式1900年，瑞利和金斯根据经典电动力学和经典统计力学理论导出黑体单色辐出度与波长和温度关系的函数：2"1.380658><10心丿kk为玻尔兹曼常数.图1.4说明：瑞利■金斯公式在长波波段与实验符合得很好，但在短波波段与实验有明显差异，这就是著名的“紫外灾难如图1.44.5普朗克假说普朗克黑体辐射公式4.5.1普朗克假说在瑞利-金斯公式和维恩公式的基础上，普朗克进一步分析实验曲线，他假设黑体辐射空腔中振子的振动

7、能量并不像经典理论所主张的那样和振幅平方成正比并且连续变化，而是与振子的频率成正比，并且只能取离散值/?=6.6260755xl()~34j5是普朗克常数与此相应，腔中辐射场和温度为T的腔壁物质达到热平衡后，能量也是一份份的，只能是加的整数倍。4.5.2普朗克公式在普朗克架设的基础上，按照玻尔兹曼分布律，1900年，普朗克导出公式Ma(T)=2;ihc2才这就是普朗克辐射公式。说明：1.普朗克假说不仅圆满地解释了绝对黑体的辐射问题，还解释了固体的比热问题等。它成为现代理论的重要组成部分。2.从普朗克公式可导出斯特藩％■玻耳兹曼定律，维恩

8、公式，瑞利一金斯公式。如血=0维恩位移定理必；cojMA(T)M=oT4斯忒藩-玻尔兹曼定律o:维恩公式瑞利■金斯公式2TOO4.5.3普朗克假说的意义普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变化的旧观点，提出了