量子力学教学第一章.pdf

基本内容

n 1.1经典物理学的困难

n 1.2光的波粒⼆象性

n 1.3原⼦结构的玻尔理论

n 1.4微粒的波粒⼆象性

n ⼩结

1

学习提要

1光的波粒⼆象性的实验事实及其解释；

2原⼦结构的玻尔理论和索末菲的量⼦化条件

及玻尔理论的困难；

3德布罗意关于微观粒⼦的波粒⼆象性的假设；

4-。

德布罗意假设的实验验证：戴维孙⾰末实验

-

从戴维孙⾰末的电⼦衍射实验和电⼦的单缝、双缝

衍射实验认识物质粒⼦（如电⼦和分⼦）在具有粒⼦

性⼀⾯外，还具有波动性的⼀⾯，即粒⼦具有波粒⼆

象性。

2

学习要求

1.了解光的波粒⼆象性的主要实验事实；掌握德布

罗意关于微观粒⼦的波粒⼆象性的假设。

2.掌握德布罗意公式和德布罗意波

⎧E=hv=!ω

⎪

德布罗意关系：

⎨h

⎪p=λn=!k

⎩

i

!!

1(p⋅r−Et)

ψ!=e

德布罗意波：

p(2π)3/2

3

§1.1经典物理学的困难

⼀、经典物理学的成功

⼗九世纪末叶，物理学理论在当时看来⼰发展到相

当完善的阶段，其各个分⽀已经建⽴起系统的理论：

经典⼒学从⽜顿三⼤定律发展为分析⼒学；

电磁学与光学发展成为⻨克斯⻙理论；

热⼒学建⽴了以热⼒学定律为基础的宏观理论及

玻尔兹曼和吉布斯建⽴的统计物理学的微观理论。

在经典物理学的辉煌成就⾯前，有的科学家认为物理学已

⼤功告成。绝对温标的创始⼈开尔⽂在1889年新年贺词中说：

“19世纪已将物理⼤厦全部建成，今后物理学家的任务就是修

”

饰、完美这所⼤厦了。

4

§1.1经典物理学的困难

⼆、经典物理学遇到的困难

20世纪以后，经典理论在解释⼀些新的实验结

果上遇到了严重的困难：

1

（）⿊体辐射问题；

2

（）光电效应；

3

（）原⼦光谱的线状结构。

4

（）低温状态下固体的⽐热

下⾯介绍经典物理学遇到的困难，以及如何解决

这些困难并导致量⼦⼒学的诞⽣。