第二十四章 量子理论的起源
- 格式:ppt
- 大小:2.54 MB
- 文档页数:55


第二十四章早期量子论和量子力学的诞生电磁波的能量的量子化.1900年, 普朗克提出黑体辐射公式; 1905年, 爱因斯坦解释光电效应.原子中电子轨道的角动量和能量的量子化.1913年, 玻尔给出了关于氢原子中的电子轨道的理论,很好地解释了氢原子的光谱.量子力学的诞生1924年, 德布罗意提出物质波的概念; 1925年, 海森堡提出矩阵力学; 1925年, 薛定谔得到薛定谔方程.黑体辐射的实验结果1881年,美国人兰利发明了热辐射计. 1886年他测到了相当精确的热辐射的能量分布曲线.德国人维恩领导的实验室对黑体辐射做了系统的研究.1995年维恩和卢梅尔建议用加热的空腔代替涂黑的铂片来代表黑体.随后卢梅尔和普林舍母用专门设计的空腔进行实验.后来普朗克成了这个实验组的理论核心人物.•他认为可以将构成黑体腔壁的物质看做带电的线性谐振子,它们和腔内的电磁场交换能量(辐射或吸收能量)。
而这些微观谐振子只能处于某些特定的状态,在这些状态中它们的能量是最小能量的整数倍。
它辐射或吸收能量时只能由一个可能状态跃迁到另一可能状态,即能量只可一份一份地改变,而不能连续地变化。
这最小能量称为量子,它与振子的振动频率成正比,比例系数就是(又称普朗克常数),。
根据这些假设可以成功地导出普朗克黑体辐射公式。
0E 0E νh E =0νh 理想气体中原子间没有相互作用, 这种条件下才可以导出麦克斯韦分布. 有相互作用时, 不满足麦克斯韦分布, 一个明显的例子是液体.黑体能吸收和发射所有频率的电磁波, 这种条件下才能导出黑体辐射. 一般的物质不满足这一点.实际物体的单色辐射能力随波长及温度的变化是不规则的,并不服从普朗克定律。
灰体及黑度A.实际物体的单色辐射能力与同温度下黑体单色辐射能力之比为该物体的单色发射率或叫单色黑度以表示。
则B.实际物体的辐射能力与同温度下黑体辐射能力之比称为该物体的发射率或叫黑度以表示。
则C.若某一物体,其单色黑度不随波长而变化,则该物体被称为灰体。
简述量子力学的起源量子力学是描述微观物质的理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学简史形成于20世纪初量子力学是描写原子和亚原子尺度的物理学理论。
该理论形成于20世纪初期,彻底改变了人们对物质组成成分的认识。
微观世界里,粒子不是台球,而是嗡嗡跳跃的概率云,它们不只存在一个位置,也不会从点A通过一条单一路径到达点B。
根据量子理论,粒子的行为常常像波,用于描述粒子行为的“波函数”预测一个粒子可能的特性,诸如它的位置和速度,而非确定的特性。
物理学中有些怪异的概念,诸如纠缠和不确定性原理,就源于量子力学。
19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。
量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。
量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。
量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象,这些现象后来也被非常精确的实验证明。
除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写(量子场论)。
量子力学并没有支持自由意志,只是于微观世界物质具有概率波等存在不确定性,不过其依然具有稳定的客观规律,不以人的意志为转移,否认宿命论。
第一,这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观尺度之间仍然有着难以逾越的距离;第二,这种随机性是否不可约简难以证明,事物是由各自独立演化所组合的多样性整体,偶然性与必然性存在辩证关系。
自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题,对这个鸿沟起决定作用的就是普朗克常数,统计学中的许多随机事件的例子,严格说来实为决定性的。