量子力学第01讲.pptVIP

前言 课程介绍 一、经典物理和近代物理 1. 经典力学 牛顿（1642-1727），后来1835以前（1834-1835年Hamilton原理建立）分析力学理论建立。 2. 电动力学 麦克斯韦方程组在1873年就完成； 量子物理出现以前的物理称为经典物理（Classical physics）； 含有量子理论的物理学称为近代物理学或现代物理学。 3. 量子理论已经历如下5个阶段 （1）旧量子论（1900年）； （2）量子力学（Quantum mechanics）1925―1926； （3）量子电动力学（Quantum electrodynamics,QED）1929； （4）量子味动力学（Quantum flavourdynamics, QFD） 二十世纪20年代—60年代，1968年盖尔曼夸克模型才统一）； （5）量子色动力学（Quantum chromodymamics, QCD ）1960’s（20世纪60年代）—现在。 目前量子理论已经进入学科交叉以及工业应用阶段。 二、量子力学的研究对象是微观物质体系 量子力学是反映微观粒子（物质）的运动规律的理论。它和相对论一起，构成近代物理学的主要理论基础。本章简要回顾量子力学诞生的早期量子论的要点，为叙述量子力学原理作概念上的准备，特别是微观物质（光和实物粒子）的波粒二象性的概念。 注意：宏观物质的运动规律也可以用量子力学描述处理。但就精度而言，经典理论已经足够，故一般情况下宏观物质用经典物理加以处理。特殊情况下，宏观体系也可能必须用量子力学处理，例如宏观量子效应。 三、课程特点和学习方法 1. 难点何在？ （1）概念全新，思维方式全新、物理规律的描述也全新。 （2）使用的数学工具多（高等数学、概率论、数理方程、线性代数等）。 2. 学习方法 （1）抓住基本概念，理解基本规律，熟练掌握计算方法。 （2）抛弃旧的思维习惯。 （3）多看例题，自己多解题。 四、量子力学的地位和应用 量子力学的诞生不但使人类对物质微观结构有了深刻的认识，并且从此为人类生活带来了深刻的变革，可以说没有量子力学，就没有今天的现代化电子设备，高科技材料，因为这些现代化设备所用材料的理论基础都是量子力学。 （激光、半导体、电介质、超导材料、高能物理与核物理、量子化学、量子生物学……，都以量子力学为基础理论） 量子力学是基础学科，是现代物理学的支柱之一。已经应用于各个学科和技术领域。特别是近10年来量子计算、量子信息（量子隐形传态、量子密码术）等学科的快速发展，使量子力学焕发了第二春。 *过去有学生批评“量子力学不讲理”（包括北大、清华的学生），量子力学的概念和原理的学习和讲解历来是物理系学生和教师的难点。这是因为，一方面我们的课时有限，不能作足够多的说明、举例，另一方面，量子力学的基础原理本身就是一种假设，其正确性通过实践验证，有时的确“无理可说”。这点请同学们注意，先接受量子力学的基本原理后再去理解它们。 学习《量子力学》的作用 一般工科：建立概念与启迪思维，重点在了解。 理科：四大力学之一，应该精通，并作为日后从事研究的工具。 光信息专业：建立微观物质运动变化的正确图像，建立物质发光的基本概念与微观过程，重点是建立正确的、系统的、完整的概念，为后续课程以及将来从事光电子领域的相关工作奠定基础。 细推物理须行乐，何用功名伴此身。 第一章 量子论基础 普朗克MAX PLANCK (1858-1947) 德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人，1918年诺贝尔物理学奖金的获得者。普朗克的伟大成就，就是创立了量子理论，这是物理学史上的一次巨大变革。从此结束了经典物理学一统天下的局面。 德布罗意LOUIS DE BROGLIE (1892-1987) 1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 薛定谔ERWIN SCHRODINGER (1887-1961) 奥地利物理学家，1933年诺贝尔物理奖获得者。 海森堡WERNER HEISENBERG (1901-1976) 德国理论物理学家。1932年度的诺贝尔物理学奖金获得者，因为他创立了量子力学的矩阵力学形式。 泡利WOLFGANG PAULI (1900-1958) 瑞士籍奥地利理论物理学家，荣获1945年诺贝尔物理学奖 。 狄拉克PAUL DIRAC (1902-1984) 英国物理学家，1933年狄拉克和薛定谔一起分享当年度诺贝尔物理学奖金。狄拉克对物理学的主要贡献是发展了量子力学，提出了著名的狄拉克方程，并且从理论上预言了正电子的存在。 §1.1 经典物理学的困难 1. 黑体辐射 黑体：吸收系数为1的物体 例如：一个由绝热壁围成的开