中科大量子力学课件1PPT格式课件下载.ppt

1、掌握德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和索末菲布罗意关于微观粒子的波粒二象性的假设和索末菲的量子化条件。的量子化条件。2.2.掌握德布罗意公式和德布罗意波掌握德布罗意公式和德布罗意波德布罗意关系：德布罗意关系：德布罗意波：8 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanismThe birth of quantum mechanism 近几十年来，在不同领域相继发现了宏观量近几十年来，在不同领域相继发现了宏观量子效应（如超导现象，超流现象，乃至一些天子效应（如超导现象，超流现象，乃至一些天体现象）

2、，表明宏观世界的物质运动也遵循量体现象），表明宏观世界的物质运动也遵循量子力学规律，人们所熟知的子力学规律，人们所熟知的经典力学规律只是经典力学规律只是量子力学规律在特定条件下的一个近似。量子力学规律在特定条件下的一个近似。量子力学是将物质的波动性与粒子性统一量子力学是将物质的波动性与粒子性统一起来的动力学理论起来的动力学理论，是是2020世纪初研究微观世界世纪初研究微观世界中粒子的运动规律建立起来的。中粒子的运动规律建立起来的。引引 言言引引 言言9 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanismThe birth of quantu

3、m mechanism 量子力学这门学科的性质决定了它在近代物理学与科学技术乃至国民经济发展中的地位。目前，它已广泛地应用到基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物理直到中子星、黑洞各个层次的研究，并且现代技术从集成电路、电子计算机到量子计算机，从原子弹、氢弹到核电站，从激光技术、超导技术到固体材料、纳米技术，无不以量子力学为其理论基础。可以毫不夸张地说，没有量子力学就没有现代的科学技术。量子力学量子力学与与相对论相对论被称为当今物理学与现被称为当今物理学与现代科学技术的两大支柱。代科学技术的两大支柱。量量子子力力学学的的学学术术地地位位10 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The

4、birth of quantum mechanismThe birth of quantum mechanism 十九世纪末叶，物理学理论在当时看来己发展到相十九世纪末叶，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：当完善的阶段，其各个分支已经建立起系统的理论：在经典物理学的辉煌成就面前，有的科学家认为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物理学已大功告成。绝对温标的创始人开尔文在18891889年新年贺词中说：年新年贺词中说：“1919世纪已将物理大厦全部建成，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、

5、完美这所大厦了今后物理学家的任务就是修饰、完美这所大厦了”。经典力学经典力学从牛顿三大定律发展为从牛顿三大定律发展为分析力学分析力学 电磁学电磁学与与光学光学发展成为发展成为麦克斯韦理论麦克斯韦理论 热学热学在建立了以在建立了以热力学定律为基础的宏观理热力学定律为基础的宏观理论论的同时，玻尔兹曼和吉布斯建立了称之为的同时，玻尔兹曼和吉布斯建立了称之为统统计物理学计物理学的微观理论的微观理论。1 1.1 11 1.1 1经经典典物物理理学学的的困困难难一一.经典物理学的成功经典物理学的成功11 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanis

6、mThe birth of quantum mechanism 下面介绍经典物理学遇到的困难，以及如何解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。决这些困难并导致量子力学的诞生。二二.经典物理学经典物理学遇到遇到的的困难困难 但是这些信念，在进入但是这些信念，在进入2020世纪以后，受到了世纪以后，受到了冲击。经典理论在解释一些新的试验结果上遇到冲击。经典理论在解释一些新的试验结果上遇到了严重的困难。了严重的困难。（1 1）黑体辐射问题）黑体辐射问题 （2 2）光电效应）光电效应 （3 3）原子光谱）原子光谱的线状结构的线状结构1.1 1.1 经典物理学的困难经典

7、物理学的困难（续续1 1）12 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanismThe birth of quantum mechanism黑体黑体:物体对于外来的辐物体对于外来的辐射有反射和吸收作用。如射有反射和吸收作用。如果一个物体能全部吸收投果一个物体能全部吸收投射在它上面的辐射而无反射在它上面的辐射而无反射，射，这种物体称为黑体这种物体称为黑体。黑体辐射问题所研究的是辐射（电磁波）与周围物体处于平衡状态时能量按波长（频率）的分布。1 1黑体辐射黑体辐射 一个开有小孔的封闭空一个开有小孔的封闭空腔可看作是黑体。腔可看作是黑体。1.1

8、 1.1 经典物理学的困难经典物理学的困难（续续2 2）13 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanismThe birth of quantum mechanism黑体辐射实验事实：黑体辐射实验事实：1.1 1.1 经典物理学的困难经典物理学的困难（续续3 3）辐射热平衡状态辐射热平衡状态:处处于某一温度于某一温度 T T 下的腔壁，下的腔壁，单位面积所发射出的辐单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等时，辐射达射能量相等时，辐射达到到热平衡状态热平衡状态。实 验 曲 线 热平衡时，空腔辐射的能量密度，

9、与辐射的波热平衡时，空腔辐射的能量密度，与辐射的波长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度度 T T 有关有关,而与黑体的而与黑体的形状形状和和材料材料无关无关。14 Chap.1.Chap.1.绪论绪论绪论绪论The birth of quantum mechanismThe birth of quantum mechanism 结论结论:在短波（高频）在短波（高频）部分与实验符合得很好，部分与实验符合得很好，但长波（低频）部分与但长波（低频）部分与实验实验则明显不一致则明显不一致。18961896年年,维恩根据经典热力学得出：维恩根据经典热力学得出：短波吻合好短波吻合好,长波段长波段不一致不一致实验实验瑞利瑞