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量子理论诞生普朗克爱因斯坦相对论建立PPT课件

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2019年物理学史-相对论与量子论的诞生.ppt

2019年物理学史-相对论与量子论的诞生.ppt

克 鲁
射线在磁场中会发生偏转。
克 斯
演
克鲁克斯（1832~1919）证实阴极射线不但按
示 阴
直线前进，能聚焦，能偏转，而且还可以传递
极 射
能量和动量。并认为阴极射线是一种带（负）
线 聚
电的粒子流。舒斯特也持这种观点，并根据阴
焦
极射线的磁偏转数据计算了带电粒子的电荷e与
其质量m的比值。
法拉第1836发现辉光放电；1876发现阴极发出射线； 克鲁克斯1879发现“克鲁克斯暗区”，发现阴极射线能使小叶 轮转动。
1905 3月发展量子论，提出光量子假说，解决光电效应问题。4 月向苏黎世大学提出论文《分子大小的新测定法》，取得博士学 位。5月完成论文《论动体的电动力学》，独立而完整地提出狭 义相对性原理，开创物理学的新纪元。9月提出质能相当关系。
爱因斯坦年表
1907 开始研究引力场理论。6月兼任伯尔尼大学的编外讲师。
在遗嘱中，爱因斯坦将他遗物的处理权交给了希伯来大学， 其中也包括他的肖像权。任何人或机构，如想使用爱因斯坦的 照片，都必须向希伯来大学提出申请。校方对申请审批严格， 并且要价不菲。
2001年，美国大导演斯皮尔伯格想在科幻片《人工智能》 中使用爱因斯坦的肖像，结果掏了60万美元才获得授权。
档案馆馆长、希伯来大学的前校长古特弗罗因德教授说， 通过对爱因斯坦肖像进行授权的收益为1000万美元左右，而这些 钱全部投进了教育事业。古特弗罗因德说，他们并不是为赚钱而 授权，而是希望通过这种方式，维护爱因斯坦的形象尊严。至于 是否批准申请，则视肖像的用途是否有益于社会和后代，而不是 申请人的身份和地位，“对事不对人”。
1900 8月毕业于苏黎世联邦工业大学。
1901 3月取得瑞士国籍。5月任中学代课教师。完成电势差的热 力学理论的论文。10月任家庭教师。12月申请去伯尔尼瑞士专利 局工作。

《量子论初步》课件

《量子论初步》课件

THANK YOU
汇报人：PPT
量子密码学
量子密钥分发：利 用量子力学原理实 现密钥分发，确保 通信安全
量子加密通信：利 用量子密钥加密通 信，确保通信内容 不被窃听
量子安全认证：利 用量子密钥进行身 份认证，确保身份 真实性
量子安全存储：利 用量子密钥进行数 据存储，确保数据 安全
量子传感器和量子成像
量子传感器：利用量子效应进行高精度测量，如磁场、温度、压力等
1926年，薛定谔提出波动力学，量子论 得到进一步完善
1913年，玻尔提出原子模型，量子论开 始形成
1927年，狄拉克提出相对论量子力学， 量子论进入新阶段
量子论的发展历程
1900年，普朗克提出量子论的雏形，提出能量量子化概念 1913年，玻尔提出玻尔模型，解释氢原子光谱 1925年，海森堡提出不确定性原理，量子力学的基本原理之一 1926年，薛定谔提出薛定谔方程，量子力学的基本方程之一 1927年，玻尔提出互补原理，量子力学的基本原理之一 1930年，狄拉克提出狄拉克方程，描述电子的运动和自旋
量子论初步
汇报人：PPT
单击输入目录标题 量子论的背景和历史 量子论的基本概念 量子论的实验验证 量子论的应用前景 量子论的哲学思考
添加章节标题
量子论的背景和历史
量子论的起源
1900年，普朗克提出量子概念，量子论 开始萌芽
1925年，海森堡提出不确定性原理，量 子论进入成熟阶段
1905年，爱因斯坦提出光量子假说，量 子论得到进一步发展
量子成像：利用量子效应进行高分辨率成像，如医学成像、遥感成像等 量子通信：利用量子效应进行安全通信，如量子密钥分发、量子隐形传 态等 量子计算：利用量子效应进行高效计算，如量子模拟、量子优化等

量子理论ppt课件

量子理论ppt课件

假设一个物体能全部吸收投射在 它上面的辐射而无反射，这种物 体称为绝对黑体，简称黑体。
MB (T)
黑体：吸收和辐射都最大 黑洞：只吸收不辐射， 电磁波为黑洞所束缚， 无法逃逸出来。
(μm)
0 1 2 3 4 5 6 首页 上页 下页退出
1、 斯忒藩—玻尔兹曼定律 黑体辐射的总辐射身手〔辐射出射度〕
MB(T )
实验值
紫
外 灾
难
维恩
M B(T)C34T
瑞利--金斯
MB(T)C1 e 5 CT2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (m)
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普朗克量子假说
(1)黑体是由带电谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波， 并和周围的电磁场交换能量。
(2) 这些谐振子能量不能延续变化，只能取一些分立值 ，是最小能量 的整数倍,这个最小能量称为能量子。
红H656.21A
谱线是线状分立的
延 续
H
青 H 深绿 H
0
0
0
3645 .7 A 4340 .1 A 4860 .7 A
巴耳末公式
B
n2 n2
4
0
B364.57A
光谱公式
~1R(212
1 n2
)
n3,4,5,6,
R=4/B 里德伯常数 1.0967758×107m-1
首页 上页 下页退出
赖曼系
)
k1,2,3, n k 1 ,k 2 ,k 3 ,
~ T (k) T (n ) T(k)kR2 ,T(n)nR2称 为 光 谱 首页 上页 下页退出
二、玻尔氢原子实际
原子的核式构造的缺陷： 无法解释原子的稳定性 无法解释原子光谱的不延续性

量子概念的诞生--(共22张)PPT课件

量子概念的诞生--(共22张)PPT课件
• B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温 度有关外，还与材料的种类及表面状况有关
• C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温 度有关，与材料的种类及表面状况无关
• D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入 小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终 不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
2021
2
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义
1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸 收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的 __整__数__倍__．_即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做_能__量__子__．___
2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率， h称为普朗克常量．h＝____6_.6_3_×__1_0_－__34J·s
2021
6
钢水
低温物体发出的是 红外光，
炽热物体发出的是 可见光，
高温物体发出的是 紫外光。
2021
7
运动时人 体各部分 温度分布
头部各部分温度不同， 它们的热辐射存在差异， 这种差异可通过热象仪 转换成可见光图像。
2021
8
红外夜视图
2021
9
2. 对热辐射的初步认识
(1) 任何物体任何温度均存在热辐射； (2) 热辐射谱是连续谱； (3) 热辐射谱与温度有关：
2021
22
普朗克假设： 普朗克认为：金属空腔中的电子振动可视为一维谐 振子，这些谐振子辐射电磁波，也从周围电磁场中 吸收能量。谐振子的能量不能连续变化，只能取一 系列分立的值，其最小的能量称为能量子，与频率
成正比，即 h。
谐振子辐射和吸收的能量只能是的 h 整数倍。

量子理论的诞生从普朗克到爱因斯坦相对论的建立31页PPT

量子理论的诞生从普朗克到爱因斯坦相对论的建立31页PPT

▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
31
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
量子理论的诞生从普朗克到 爱因斯坦相对论的建立
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

《量子力学公设》课件

《量子力学公设》课件

03
量子力学的公设
量子力学的公设 公设一：量子态的描述
总结词
量子态是量子力学中的基本概念，描述了微观粒子所处的 状态。
详细描述
在量子力学中，微观粒子所处的状态由量子态描述。量子 态是一个数学对象，通常表示为一个向量或矩阵，它包含 了描述粒子所有可能测量结果的概率幅。
总结词
量子态的叠加是量子力学中的重要概念，表示多个量子态 的线性组合。
量子测量技术
利用量子力学原理实现的测量技术，能够实现高精度和高灵敏度 的测量。
量子计量学
利用量子力学原理实现的计量学，能够实现高精度和高灵敏度的 计量。
05
量子力学的未来发展
量子计算的发展趋势
量子计算速度
随着量子比特数目的增加，量子计算 机的计算速度有望实现指数级增长， 从而在密码破译、优化问题等领域取 得突破性进展。
量子雷达
利用量子雷达进行探测和成像， 有望在医疗、安全等领域取得突 破性进展。
基础科学研究
量子传感与测量技术在基础科学 研究中也有广泛的应用前景，如 研究微观粒子的性质和行为等。
THANKS
感谢观看
通信协议
为了提高量子通信的效率和安全性，需要研究和设计更加高效的通 信协议。
噪声信道容量
在现实环境中，量子信道往往受到噪声干扰，研究噪声信道容量是 量子通信领域的重要挑战。
量子传感与测量的应用前景
精密测量
利用量子传感技术可以实现高精 度、高灵敏度的测量，有望在物 理、化学、生物等领域取得重要 应用。
量子力学的公设 公设一：量子态的描述
总结词
演化是指量子态随时间的变化过程。
详细描述
在量子力学中，演化是指量子态随时间的变化过程。根据薛定谔方程，一个孤立系统的量子态会随时 间演化。演化过程中，量子态的叠加不会消失，但会发生变化。演化是由系统的哈密顿量决定的。

物理学史完美版PPT

物理学史完美版PPT
说来有趣。如果说光电效应是光的粒子性的实验证据，发现这一效应却是赫兹在研究 电磁场的波动性时偶然作出的。赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后，引起了广泛 反响。
勒纳德为了研究光电子从金属表面逸出时所具有的能量，在电极间加反向电压，直到 使光电流截止，从反向电压的截止值（即遏止电压）V，可以推算电子逸出金属表面的最 大速度。是勒纳德研究光电效应的实验装置。入射光照在铝阴极A 上，反向电压加在阳极 E 与A 之间。阳极中间挖了一个小孔，让电子束穿过，打到集电极D 上。勒纳德用不同材 料做阴极，用不同光源照射，发现都对遏止电压有影响，唯独改变光的强度对遏止电压没 有影响。电子逸出金属表面的最大速度与光强无关，这就是勒纳德的新发现。但是这个结 论与经典理论是矛盾的。根据经典理论，电子接受光的能量获得动能，应该是光越强，能 量也越大，电子的速度也就越快。和经典理论有抵触的实验事实还不止此，在勒纳德之前， 人们已经遇到了其他的矛盾，例如：
1．光的频率低于某一临界值时，不论光有多强，也不会产生光电流，可是根据经典 理论，应该没有频率限制。
2．光照到金属表面，光电流立即就会产生，可是根据经典理论，能量总要有一个积 累过程。
本来，这些矛盾正是揭露了经典理论的不足，可是，勒纳德却煞费苦心地想出了一个 补救办法，企图在不违反经典理论的前提下，对上述事实作出解释。他在1902 年提出触 发假说，假设在电子的发射过程中，光只起触发作用，电子原本就是以某一速度在原子内 部运动，光照到原子上，只要光的频率与电子本身的振动频率一致，就发生共振，所以光 只起打开闸门的作用，闸门一旦打开，电子就以其自身的速度从原子内部逸走。他认为， 原子里电子的振动频率是特定的，只有频率合适的光才能起触发作用。他还建议，由此也 许可以了解原子内部的结构。勒纳德的触发假说很容易被人们接受，当时颇有影响。1905 年，还没有当上专利局二级技术员的爱因斯坦提出了光量子理论和光电方程。就在这一年， 勒纳德因阴极射线的研究获得了诺贝尔物理奖。难怪人们没有对爱因斯坦的光电效应理论 给予应有的重视。

第四章 量子 PPT课件

第四章 量子 PPT课件
2018/9/7 4
英国科学家道尔顿是科学原子论的创始人， 1807 年他依据一系列实验，提出“气体、液 体和固体都是由该物质的不可分割的原子组成 的”，“同种元素的原子，其大小、质量及各 种性质都相同”，此后，大量实验事实证明了 原子论的正确性。
1895年德国物理学家伦琴发现X射线， 1897年英国物理学家汤姆逊，发现了电子，
这三大发现揭开了原子存在内部结构， 三大发现揭开了研究微观世界的序幕。
2018/9/7 5
1896 年，法国物理学家贝克勒尔发现放射性，
第一节 打开微观世界研究大门的三大发现
一、X 射线的发现 1、阴极射线的发现及其本性的争论
1858年，德国的盖斯勒制成了低压气体放电管。 1859年，德国的普吕克尔利用盖斯勒管进行放电实验，他注意到， 从铂阴极发出的粒子飞向玻璃管，粒子流打在管壁上发出萤光， 萤光斑能够被磁力偏转。 1876年，德国的戈尔兹坦提出，玻璃壁上的辉光是由阴极产生的 某种射线所引起的，他把这种射线命名为阴极射线。并且认为 阴极射线应该是一种类似于紫外线的以太波。该思想得到了以 赫兹为首的本国科学家的赞成，形成了德国学派。 1871年英国科学家瓦尔利从阴极射线在磁场中受到偏转与带电粒 子很相近的事实，提出这一射线是由带负电粒子所组成。该思 想得到本国克鲁克斯、J.J.汤姆生等人的赞同，形成了英国学 派。 2018/9/7 6
2018/9/7 13
3、X射线分析法的应用：
1953 — 1959 年，小布拉格的两位助手佩
鲁茨和肯德罗，用改进了的X射线分析法测 定了肌红蛋白及血红蛋白的分子结构，为此 获得1962年的诺贝尔化学奖。
1962年诺贝尔生理学奖及医学奖授予英国
生物物理学家克里克、威尔金森、美国生物 学家沃森，表彰他们发现 DNA 的双螺旋结 构，这是 20 世纪生物学的最伟大成就，他 们依靠的也是X射线分析法。

《量子理论的起源》课件

《量子理论的起源》课件
波函数的应用
波函数在量子力学中有着广泛的应用，如计算粒子分布、散射截面等 。
薛定谔方程的建立
薛定谔方程的建立
薛定谔在1926年发表的论文中， 提出了著名的薛定谔方程，该方 程是描述微观粒子运动规律的偏
微分方程。
薛定谔方程的求解
求解薛定谔方程可以得到微观粒子 的波函数和能量本征值，进而描述 微观粒子的状态和运动规律。
等领域具有广泛应用前景。
06
CATALOGUE
量子理论面临的挑战与未来发展
量子引力与量子宇宙学
量子引力
量子引力理论试图将量子力学和广义相对论统一起来，解决黑洞和宇宙尺度下的引力问题。目前，量 子引力理论面临许多挑战，如重整化、量子时空结构等。
量子宇宙学
量子宇宙学是研究宇宙的起源、演化及其基本规律的学科。它基于量子力学和广义相对论，探索宇宙 的微观结构和演化规律。目前，量子宇宙学面临许多挑战，如宇宙的量子起源、宇宙的几何结构等。
薛定谔方程的应用
薛定谔方程在量子力学中有着广泛 的应用，如计算粒子分布、散射截 面等。
海森堡的矩阵力学
海森堡矩阵力学的提出
海森堡在1925年提出了矩阵力学，这是一种描述微观粒子运动规 律的数学方法。
海森堡矩阵力学的基本原理
矩阵力学的基本原理是量子态可以用一组矩阵来表示，通过矩阵运 算来描述微观粒子的运动规律。
量子计算机
基于量子力学原理构建的计算机，能 够利用量子比特进行信息存储和运算 ，有望在密码学、优化问题和人工智 能等领域发挥重要作用。
量子通信与量子密码学
量子通信
利用量子力学原理实现信息传输 和保护的新型通信方式，具有高 度安全性和不可窃听性，是未来 通信技术的发展方向之一。
量子密码学
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3、意义
我之所以 能比别人看得远 些，是因为我站在 巨人们的肩上。
——牛顿
英国著名诗人波普曾写过一首赞美牛顿的诗： 自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。 上帝说：“让牛顿去吧!” 于是，一切成为光明。
3、意义
（1）完成了人类对自然界认识 史上的第一次理论大综合。
（2）牛顿力学体系在理论上达到相 当完备的程度，并在科学实验中得到
是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王 星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质 量。1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚， 用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行 星—海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。 牛顿力学又创造了新的奇迹。
2、内容：相对论
狭义相对论
创立
1905年《论动体 的电动力学》
广义相对论
1916年
内容
（1）时间和空间都 与物质运动有关；
（2）时间和空间随
着物质运动的速度
的变化而变化
（1）物质存在的现实空间 是弯曲的 （2）空间结构取决于物 质的质量和分布情况 （3）空间弯曲的程度体 现为引力场强度
意义 打破绝对时间和绝 对空间，是对牛顿 力学的继承和发展
其温度之间的定量关系；
②德国普朗克：1900年在《关于正常光谱能量分布定律 的理论》中提出量子概念。标志着量子理论的诞生。
（2）发展
（1）德国爱因斯坦：1905年解释光电效应，得出 了光具有波粒二象性的结论； （2）法国德布罗意：1923年提出物质波理论；
（3）奥、德物理学家：建立量子力学。
（3）意义
——引自《科学简史》
1、光学：牛顿发现了日光是由不 同的颜色即不同波长的光构成的， 奠定了光谱分析的基础，制作了 牛顿色盘。他在1704年出版了 《光学》一书，创立了光的“微 粒说”。 2、热学：确定了冷却定律。 3、数学：与莱布尼兹几乎同时创 立了微积分学，同时，建立了二 项式定理。 4、天文学：1671年创制了反射望 远镜，初步考察了行星的运动规 律；解释潮汐现象，并预言地球
哈雷慧星轨道的推算
长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的 灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛 顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的 回归周期是75—76年，由此预言它将在1758年再次 出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这 颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引 力定律的科学性。
位于英国伦敦威斯敏斯特教 堂的艾撒克·牛顿勋爵墓地
“走进威斯敏斯特教堂，人们所瞻仰的不
是君王们的陵寝，而是国家为感谢那些为国增
光的最伟大人物建立的纪念碑。这便是英国人
民对于才能的尊敬。”
－－伏尔泰
质疑与思考：经典力学体系是最完美 的物理学理论吗？
19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展， 有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦 全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座 大厦。”
（1）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系， 指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨； （2）该理论从根本上改变了近代物理学中的传统观念， 使物理学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革。
1999年12月，在20世 纪最后一期的《时代》 周刊中，评出了一位 “世纪人物”。该刊 称赞他为“天才、政 治难民、人道主义者、 原子弹和宇宙迷的开 启者”，“以其伟大 的思想和无与伦比的 形象独占鳌头”。
广泛的应用和验证，成为近代科学 形成的标志。
（3）万有引力定律准确算出了地球 的平均密度和扁平率，正确解释了潮 汐的成因。（海王星的发现）
从此，科学摆脱了神学的束缚向前发展，19世纪 进入全面繁荣时期，各门自然科学的理论体系纷 纷建立。
海王星和冥王星的发现
1781年天王星被发现， 科学家用牛顿力学计算 它的轨道，可是计算结 果总是同观测纪录不大 相符。经反复核算，观 测无误。那问题是否出 现在牛顿力学上面？法 国的勒维列和英国的亚 当斯坚信牛顿力学的正 确，大胆猜想计算结果 之所以不理想，
1666年秋天的一个傍晚，牛顿 坐在花园的苹果树下，正在考虑一 个运动的问题。忽然一只熟透的苹 果掉了下来，正好落在牛顿的前面。 这只苹果引起了牛顿的注意。他想， 苹果为什么不向天上飞，也不向前 后左右落，而偏偏垂直地落到地面 上呢？肯定是地球在吸引它。既然 地球能吸引离地面这么高的苹果树 上的苹果，那它也肯定在吸引着月 亮。经过研究、演算和论证，牛顿 发现了万有引力定律。
命 现代信息技术与信息时代
突出成就：创立自由落体定律
通过观察、实验和 推理得出结论
1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“自由落体” 的著名实验，从此推翻Байду номын сангаас亚里士多德“物体落地下的 速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900 年之久的错误结论。
一（、2）经伽典利力略学的体贡系献的创立
1、背景 （1）亚里斯多德的学说
2、建立
“我好像是一个在海边玩耍 的孩子，为不时发现比通常更 光滑的卵石或更美丽的贝壳而 欢欣鼓舞，面对展现在我面前 的浩瀚的真理的海洋，却全然 没有发现。”
—牛顿临终遗言
你知道牛顿捡到了哪些“光滑的卵 石”和“美丽的贝壳”？
（1）内容
牛顿曾使用
（2）标志 过的望远镜
牛16顿87（年16科42学—巨17著27《）自然哲学的数学原理》的发表
专题七 近代以来科学技术的辉煌
物理学 领域
创 立 经典力学体系（伽利略、牛顿）
本科 专学
发展
量子理论诞生（普朗 克、爱因斯坦）
一题总、近革命代生领物域物学理学的奠基相斯人坦对和）论建革立命（爱者因
体
进化论理论（达尔文与赫胥
知
黎）
识 技 万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）
结术 构革
电的应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）
经典力学无法解释高速运动的微
观粒子发生的“现物象理学危机”
一、物理学的发展
1、（声1学背）、景1光9世学纪、的电物磁理和学热领学域有，了在进牛一顿步力发学展的。基础上，
（2）19世纪末，物理学界的重大研究课题是黑体辐 射，量子理论就是在此过程中发现的。
2、内容：量子论 （①1奥）地诞利生斯蒂芬：1879年发现黑体辐射的总能量与