大学物理 近代物理基础 量子物理极力推荐

一． 狭义相对论

1． 爱因斯坦的两个基本原理

2． 时空坐标变换

3． 狭义相对论的时空观

① 同时的相对性

② 201ll

③ 021tt

4．狭义相对论动力学

① 021mm

② 021mvPmv

③ dvdmFmvdtdt

④ 22EmcEmc

220kEmcmc

⑤ 22220EPcE

5、求粒子速度的方法

（1）211()vc 211vc

（2）0mm 201()mvcm

（3）0EE 201()EvcE

（4） 2222CCCCvPvPvPvPEEEE

二． 量子光学基础

1． 热辐射

① 绝对黑体:在任何温度下对任何波长的辐射都能完全吸收的物体。

吸收比：(T)1B、＝

反射比：(T)0B、＝

② 基尔霍夫定律(记牢)

③ 斯特藩-玻尔兹曼定律 ;1''22xcvtt;1'22xcvtt;1'2vtxx;1''2vtxxyy''yy'zzzz'Cv

BBee：单色辐射出射度

BE：辐出度，单位时间单位面积辐射的能量

④ 唯恩位移定律 mTb

⑤ 普朗克假设 h

2． 光电效应

（1） 光电效应的实验定律：

a、nI光

b、

0000aaaaeUekeUeUekeUeUekeUeUekeU＝＝＝＝

c、红限频率

0000UUkk 0

（2）光电效应方程

212hmvA

3、 光子的能量、质量和动量

2hhPhmc

4、康普顿公式

222(1cos)sin20.00486sin2eehhmcmcnm

186 第11章 量子物理基础

11.1 内容提要

（一）不确定关系

1.德布罗意波：又称物质波，它描述了微观粒子的波长、频率、能量和动量之间的关系，可表示为

hphE （11.1）

式中h为普朗克常量。对于具有静止质量的实物粒子来说，速度为v时，其德布罗意波的波长为

20)(1cmhvv （11.2）

2.不确定关系：即微观粒子的坐标和动量不可能同时准确确定。数学表达式为

△x·△px≥ （11.3）

其中π2h。上式表明，粒子在某方向上坐标的不确定量△x与在这一方向动量分量的不确定量△px的乘积，必将大于或等于。

不确定关系是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。它不仅适用于电子或光子，对其它微观粒子也同样适用。

（二）波函数 薛定谔方程

1.波函数：描述微观粒子运动状态的函数称为波函数。其形式为

)(20),(pxEthietx （11.4）

式中0是波函数的振幅。

2.波函数的统计意义：2为粒子出现在某点附近单位体积元中的概率，称为概率密度。粒子在空间某处波函数的二次方与粒子在该处出现的概率成正比。即

VΨΨVΨd*d2 （11.5）

故德布罗意波又称概率波。

3.薛定谔方程：在量子力学中，微观粒子的运动状态是由波函数描述的，而波函数所遵从的微分方程，称之为薛定谔方程。把波函数只跟坐标有关而与时间无关的薛定谔方程称为定态薛定谔方程，其一般形式为

0)(8p222EEhm (11.6)

（三）势垒、隧道效应

1.势垒：在微观体系中，其势能分布为

在Ⅰ区，即当x＜0时，Ep＝0

量子物理学的实验与哲学基础

作者：安东·泽林格，维也纳大学实验物理学教授，牛津大学客座研究员，法兰西大学客座教授，奥地利科学院终身院士，奥地利物理学会主席，美国物理学会会员。

量子物理学是德国物理学家麦克斯·普朗克于1900 年在柏林提出的。他为了解释某些光学现象，不得不设想光是由量子所组成的，也就是单个的粒子，而且量子是不可分的。量子力学现在已经成为许多现代高科技的基础。美国的诺贝尔奖获得者杰克·斯坦博格曾经估计，可能在当代的经济中，三分之一的国民产值都以某种方式来自于一量子力学为基础的高科技。那么问题在哪里呢？理查德·费曼很好地表述了这个问题：我认为我可以肯定地说，现在没有人理解量子力学。理查德·费曼是有资格这么说的，因为他曾因发明了一个量子物理学的公式而获得诺贝尔奖，所以他知道自己在说什么。

量子理论不仅仅是学术研究，它不仅仅是我们理解世界的一种有趣方式，它也对信息处理提供了许多有趣的新概念。一个就是量子计算机，世界各地都有许多研制量子计算机计划，我知道中国也有。我不想详细地谈有关的具体的硬件，也就是说，它到底是什么样的，因为今天还没有人知道，完全处于想象阶段。人们在尝试各种不同的途径，基本的概念是必需要有一个中央处理器，我借用一个著名的电脑芯片公司的名字，称之为“昆腾”，基本的概念是，我们可以用量子叠加的方式来处理信息。例如，如果要计算开平方，我们可以把数字4和9以量子叠加态的方式同时输入“昆腾”，那么量子计算机，或用物理术语来说，一种大量的纠缠状态，量子计算机就会计算出结果，不是一个一个地计算，而是以叠加态来计算，就如这个最简单的例子，我们就可以得到以量子叠加态的形式输出的结果，2和3。大家知道计算机方面有一种趋势，就是计算机变得越来越小，其元件如晶体管等等处理信息所用的电子越来越少，如果照目前的情况发展下去，就会达到量子水平。另一方面，量子力学可以从下向上发展，制造出量子计算机。

大学物理知识总结习题答案（第十章）量子物理基础

第十章量子物理基础

第十章量子物理基础

本章提要

1.光的量子性质

物体由于自身具有一定温度而以电磁波的形式向周围发射能量的现象称热辐射。

在任何温度下，它都能完全吸收照射在其表面的各种波长的光（电磁波），因此这个物体被称为绝对黑体，简称黑体。

单位时间内物体单位表面积发出的包括所有波长在内的电磁波的辐射功率，称为辐射出射度。

2.维恩位移定律

在不同的热力学温度t下，单色辐射本领的实验曲线存在一个峰值波长λm，维恩从热力学理论导出t和λm满足如下关系

λmt=b

其中b是维恩常量。

3.斯特凡·波尔兹曼定律

斯忒藩―玻尔兹曼定律表明黑体的辐射出射度m与温t的关系

Mt4

其中s为斯忒藩―玻尔兹曼常量。对于一般的物体

Mt4

e称发射率。

4.黑体辐射

黑体辐射不是连续地辐射能量，而是一份份地辐射能量，并且每一份能量与电磁波的频率?成正比，这种能量分立的现象被称为能量的量子化，每一份最小能量e=hv被称为一个量子。黑体辐射的能量为e=nhv，其中n＝1，2，3，…，等正整数，h为普朗克常数。

普朗克黑体辐射公式简称普朗克公式 2πhc21ml(t)=

λ5ehc/λKT-1第10章量子物理基础

光是以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子，简称光子。一个光子具有的能量为e?h?。

5.颗粒挥发性

德布罗意认为实物粒子也具有波粒二象性，它的能量e、动量p跟和它相联系的波的频率?、波长?满足以下关系

Emc2？H

hλ这两个公式称为德布罗意公式或德布罗意假设。与实物粒子相联系的波称为

P=Mu=材料波或德布罗意波。

dxdpxh或者dedth这一关系叫做不确定关系。其中为位置不确定量、动量不确定量、能量不确定量、时间不确定量。