高等量子力学-前言-0-----1-讲稿幻灯片.pptVIP

* * * * * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 研究系统不同，使用的系综不同，粒子数分布规律不同，由孤立系统所组成的统计系综称为微正则系综 微正则分布：在孤立系统中，统计分布函数所遵循的规律是微正则分布，它是平衡态统计物理的基础。 吉布斯正则分布：是恒温系统所遵从的统计分布规律。也称为正则分布，系统和外界有能量交换 巨正则分布：开放系统所遵循的统计分布规律。即系统和外界既有能量交换又有物质交换。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 细致平衡原理： 一个系统达到平衡时任何单元的在时间t的正碰撞和反碰撞都相互抵消而保持平衡。普遍的说，凡是一个元过程跟它相应的元反过程相抵消时，就称为细致平衡。 例如：原子（或离子）吸收一部分能量而被激发到较高能级，而另一些处于较高能级的原子（或离子）由于非弹性碰撞将其多余能量转移给与之相碰的粒子而降到较低的能级；二个过程参与的粒子数目相同。 如果系统达到细致平衡，总的平衡必须保持。总的平衡必须由细致平衡来保证这一命题称为细致平衡原理。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 总结：这样以热力学四大定律（能量守恒与转化定律，熵增原理，绝对零度达不到，热平衡定律，自由度和能量均分定理）为中心的是研究微观粒子的运动的宏观表现，即热运动，即热学性质。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 三、电磁学与电动力学 以麦克斯韦方程和介质性质方程为基础的电磁学理论是研究介质中的电磁场及其运动规律的，电子运动的宏观表现问题，即电磁学性质。 电磁子（光子）是另外一类基本粒子（玻色子），单个光子的行为无法使用经典物理解决。 但是由于光子是玻色子，大量光子的集体行为趋向于聚在一起，表现出宏观的性质，可以使用一个宏观量来描述，利用矢势A和标势?，一对这样的量也叫一个规范 或者电场强度E和磁感应强度B等， 因此对于大量光子的集体行为有一套很好的方程来描述（麦克斯韦方程组）。 实际上它是大量光子运动的量子力学方程。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 电磁场（电磁子，光子）的变换规律可以系统的使用麦克斯韦方程表示 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 四、光学 以费马原理，干涉和衍射以及几何光学（直线传播，反射，折射，偏振）为基础的光理论是研究光子的宏观运动规律，即光学性质。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 以上介绍的是经典物理学基础， 这样在1900年，阿尔伯马尔街皇家研究院的一次大会上，开尔文说，物理学已经很完美了，只是仍有两朵乌云仍然飘在晴朗的天空中，它们是： （1）迈克尔逊-莫雷实验（问题的解决产生了相对论） （2）黑体辐射（问题的解决产生了量子力学） 20世纪20年代，一群人的出现，改变了历史。普朗克，爱因斯坦，波尔，德布罗意，薛定谔、Heisenberg、Dirac等人创建了 “量子力学体系”： 爱因斯坦自己创建了相对论， 这是二十世纪最伟大的两大理论。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 我们本课程主要介绍量子力学，所以对相对论不做过多介绍。几乎可以肯定，世界上没有第二张照片，能像这张一样，在一幅画面内集中了如此之多的、水平如此之高的人类精英。 * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 我们讲了这么多，到底什么时候需要抛弃经典物理学，而使用量子力学来解决问题呢？ 对于这个问题，德布罗意做出了杰出的贡献， 当然也有爱因斯坦的巨大贡献。 量子力学的完整体系主要是建立了一套算符的运算方程 薛定谔的波动方程（微分方程） Heisenberg的矩阵力学（矩阵方程） 费曼的路径积分（积分方程） 相对论的Dirac方程（一阶微分方程） * 1 物理学和数学基础 烟台大学光电信息学院 开始大家认为原子是不可再分了，是化学反应的最小单元。 在十九世纪末和二十世纪初产生的近代物理学，起点是出现了三项重要的实验改变了人们的想法： （1） 1895年，伦琴发现X射线 （2） 1896-1897年，发现电子是原子的组成部分 （3） 1896年，贝克勒尔发现放射性 随后出现三项革命性理论 （1） 1900年，电磁辐射的波粒二象性 （2） 1905年，狭义相对论 （3） 1924年，德布罗意粒子波粒二象性假设 * 2、量子力学的基本原理 烟台大学光电信息学院 到底什么时候需要使用相对论？什么时候需要使用量子力学？ 对于第一个问题的回答