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
2、) 与空腔性质无关图 存在Wien位移：mT = 0.289810-2 mK,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,Stefan-Boltzmann定律 u = T4,1.1 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
3、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,1.1 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 kThPlanck R-J Formulae,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(b)低温区 kThPlanck Wien Formulae,1.1 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
4、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,1.2 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Planc
5、k-Einstein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
6、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,
