量子力学课件苏汝铿第一章量子论基础.pptx

1、量子力学复旦大学 苏汝铿第一章 量子论基础普朗克MAX PLANCK(1858-1947)德布罗意LOUIS DE BROGLIE(1892-1987)薛定谔ERWIN SCHRODINGER(1887-1961)海森堡WERNER HEISENBERG(1901-1976)泡利WOLFGANG PAULI(1900-1958)狄拉克PAUL DIRAC(1902-1984)1.1 经典物理学的困难黑体辐射黑体：吸收系数为1的物体 例如：一个由绝热壁围成的开有一个小孔的空腔可近似视为黑体1.1 经典物理学的困难实验定律：基尔霍夫定律：=(,T)与空腔性质无关 图 存在Wien位移：mT=0.2

2、89810-2 mK1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难 Stefan-Boltzmann定律 u=T41.1 经典物理学的困难物理解释 Wien公式 Rayleigh-Jeans公式 紫外灾难1.1 经典物理学的困难热辐射经典统计理论 连续振动体系一组谐振子1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难Planck量子论1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难 满足Wien位移1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.

3、1 经典物理学的困难 可解释Stefan-Boltzmann定律1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难 两种特殊情况 (a)高温区 kTh Planck R-J Formulae1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难 两种特殊情况 (b)低温区 kTh Planck Wien Formulae1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难光电效应 临界频率，当频率小于临界频率时无光电子溢出 光电子能量只与频率有关 光强只影响光电子数目1.1 经典物理学的困难原子的线性光谱1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难原子的稳定性1.1 经典物理学

4、的困难比热困难 Dulong-Petit定律 Cp=3R 在低温时与实验不符 束缚态电子为什么对比热没有贡献 振动自由度在常温下如何被冻结1.1 经典物理学的困难Compton效应高频X射线被轻元素电子散射后，散射波波长随散射角的增大而增大1.2 光量子和Planck-Einstein关系光量子和Planck-Einstein关系=cpp=hk/2,k=2/Planck假定=h相对论质能关系2=m2c4+p2c21.2 光量子和Planck-Einstein关系可得出Planck公式解释光电效应Compton效应1.2 光量子和Planck-Einstein关系1.2 光量子和Planck-E

5、instein关系1.2 光量子和Planck-Einstein关系1.2 光量子和Planck-Einstein关系1.3 Bohr量子论Bohr假定 原子具有能量不连续定态(能量量子化)量子跃迁1.3 Bohr量子论讨论 可解释氢原子能级及线状光谱1.3 Bohr量子论1.3 Bohr量子论1.3 Bohr量子论1.3 Bohr量子论 可解释原子的稳定性 可解释经典理论中的比热困难1.3 Bohr量子论仍有许多困难存在 不能给出谱线强度 不能解释精细结构 只能讨论束缚态，不能讨论散射态 E不连续原因来自角动量量子化，不能揭露量子化的本质1.4 波粒两相性和de Broglie波光的波粒二象性 杨氏双缝实验 I I1+I2 下图 波粒二象性1.4 波粒两相性和de Broglie波1.4 波粒两相性和de Broglie波物质的波粒二象性 de Broglie关系1.4 波粒两相性和de Broglie波1.4 波粒两相性和de Broglie波讨论 两个公式是相互独立公式 将表征波动的物理量(频率和波长)与表征粒子的物理量(能量和动量)联系起来 统计解释 实物粒子的de Broglie波长很短，波动性不显1.4 波粒两相性和de Broglie波平面波的形式：虚数的引入是量子力学一大进步1.4 波粒两相性和de Broglie波本章小结本章小结