第1章 量子力学的诞生.pptVIP

* 一个能量为E ，动量为P 的实物粒子同时具有波动性，波长和频率分别是 与粒子相联系的波称为物质波 或德布罗意波 ? -- 德布罗意波长 爱因斯坦-德布罗意关系 （相互独立） 指出: 1924.11.29， de Broglie把题为“量子理论的 研究”的博士论文提交给巴黎大学， * 若 V =100伏 则得 ? =1.225? (?) 德布罗意指出: 用电子在晶体上的衍射实验可以证明物质波的存在 非相对论电子的波长 设电子动能由V 伏电压加速产生 － X 射线波段 * 2、实验验证 电子通过金薄膜的衍射实验 戴维逊(Davisson)革末(Germer)实验(1927) 电子在镍单晶上的衍射实验 汤姆逊（G.P.Thomson）实验（1927） * 电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验 约恩逊(Jonsson)实验（1961） 质子、中子、原子、分子…也有波动性 基本数据 * * 德布罗意获1929年诺贝尔物理奖 戴维逊、汤姆逊共同获1937年 诺贝尔物理奖 * 按麦氏分布，最大能量（最可几）概率正比于 对非相对论情况 能量写为 最大能量对应的波长 ▲如何理解宏观粒子也具有波动性？ 宏观粒子也具有波动性， m大时， ? ? 0 波粒二象性是普遍的结论 * 例：m = 0.01kg v = 300m/s 的子弹 h 是太小了，使得宏观物体的波长小得难以测量，故宏观物体只表现出粒子性 或说h→ 0 时， 量子物理过渡到经典物理 * 自由粒子波函数 三维 复数形式 经典： 量子： * 3、波粒二象性的意义 （1）把物质粒子与光子这两者物质存在 形式的理论统一起来 （2）把原子定态和驻波联系起来，即能 量量子化与驻波频率、波长的分立 性联系起来。 比如，电子绕原子核一周，按照驻波条件，要求周长是波长的整数倍. * 例如：氢原子中作稳定圆周运动的电子相应的驻波示意图 要求圆周长是波长的整数倍 角动量： 由de Broglie 关系 r 驻波条件 即得到Bohr的角动量量子化条件。 * 量子力学的三种等价描述： 2. Schrodinger的波动力学 (1926) 实物粒子具有波动性（De Broglie波）， 其波函数满足二阶偏微分方程（Schrodinger方程） 1. Heisenberg的矩阵力学 (1925) 赋予每个物理量以一个矩阵， 两个量的乘积不满足交换律。 3. Feynman的路径积分 (1948) 构造量子力学的传播子， 传播子直接与经典力学中的作用量相联系。 * 德布罗意 1927年索尔维会议 * * * * 海森堡在写给泡利的信中说： “我越是思考薛定谔理论的物理意义，就越感到厌恶。薛定谔对于他那理论的形象化的描述是毫无意义的，换一种说法，那纯粹是一个Mist。”Mist这个德文，基本上相当于英语里的bullshit或者crap。 薛定谔也毫不客气，在论文中他说： “我的理论是从德布罗意那里获得灵感的……我不知道它和海森堡有任何继承上的关系。我当然知道海森堡的理论，它是一种缺乏形象化的，极为困难的超级代数方法。我即使不完全排斥这种理论，至少也对此感到沮丧。” 教材： 《量子力学教程》(第二版)，科学出版社，曾谨言著 参考书： 1 .《量子力学》，苏汝铿 著 2.《量子力学教程》，周世勋 著 3. Quantum Mechanics，L.I.Schiff, 中译本 4.《量子力学习题与解剖》，曾谨言，钱伯初 著 1. 成绩构成 平时成绩*50% + 期末成绩*50% 平时成绩：期中考试成绩 + 作业 2. 答疑每周一次 课程安排 什么是量子力学 几点要求： 1. 作业必须交：做习题是理论物理课程的实验课。 2. 课前预习和课后的复习。 The size of things * 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，简称黑体。 黑体辐射：由这样的空腔小孔发出的辐射就称为黑体辐射。 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。 实验发现：热平衡时，空腔辐射的能量密度，对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。 量子理论的突破1-黑体辐射 * 表示在频率范围 中黑体辐射的 能量密度。 黑体辐射理论描述： 2.Rayleigh-Jeans公式（1899年） 3. Planck公式（1900年,两参数公式） 低频与实验