量子物理学百回顾.ppt

量 子 力 学(Quantum Mechanics) 刘 丹 内容简介 波函数与Schr?dinger方程 量子力学中的力学量 态和力学量的表象 微扰理论 自旋与全同粒子 答疑时间、地点 答疑时间：周二下午第二大节 答疑地点：综合楼B507 联系方式：liudan@dlnu.edu.cn 课程要求 认真听课，适当笔记 按时完成作业 保证出勤，请假事先需有假条 三次课堂点名无故不到，取消平时成绩 量子力学在物理学上地位 量子力学是物理学三大基本理论之一。 物理学基本理论分三大块： 经典物理学---研究低速、宏观物体； 相对论---------研究高速运动物体； 量子力学------研究微观粒子。 相对论、量子力学是近代物理的二大支柱。 量子力学与现代科学技术是紧密相连，凡涉及原子分子层次的现代科技都离不开量子力学, 如半导体技术、纳米材料、激光、量子通讯、量子计算机等。现代医学、生物基因工程都与量子力学紧密相关，许多疾病、有关生命现象只有在原子分子层次上才能加以解释。 量子力学的特点 1. 抽象。独立于经典物理，自成一套系统，脱离与人们日常生活的经验，难以理解，如没有运动轨道。 ?2. 理论本身一些内容不能直接用实验验证，如薛定谔方程、E=hν等，原因是微观粒子太小，目前实验无法直接观察。 3. 理论形式本身不是唯一的。 量子力学目前主要有二种理论形式： 薛定谔波动力学 海森堡矩阵力学 另外还有路径积分理论（比较少用） 原因是量子力学理论基本上结合实验假设、猜测出来的，主观成份较多。 量子力学参考书 参考书 周世勋 《量子力学教程》 曾谨言 《量子力学教程》 曾谨言 《量子力学》卷1、2 张永德 《量子力学》 习题 钱伯初《量子力学习 题精选与剖析》 Merzbacher: Quantum Mechanics 需要的数学知识 线性代数，数学物理方法 矩阵运算，多维空间，本征值等； 傅立叶变换， 函数，高斯积分等。 量子力学已有百年的历史. 量子物理学百年回顾 量子力学是现代物理学的理论基础之一，是研究微观粒子运动规律的科学，使人们对物质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。　　 　　纵观其发展史可谓是群星璀璨、光彩纷呈。它不仅较大地推动了原子物理、原子核物理、光学、固体材料、化学等科学理论的发展，还引发了人们对哲学意义上的思考。 Heisenberg Schrodinger 薛定谔（1887——1961）奥地利物理学家。在维也纳大学上学时，掌握了连续介质物理学中的本征值问题，为他后来的研究工作打下了基础。1910年，他23岁获得了博士学位。1921——1926年在苏黎世大学任教。这段时期是他一生中取得最伟大成就的岁月。1925年末，由相对论质能关系，他得到了相对论薛定谔方程（现在称为克莱因—高登方程)。将其用于氢原子，得到的结果并不好。为此他很沮丧，怀疑自己的方法是错误的（后来才知道，克莱因—高登方程仍然是对的，但它描写的是自旋为零的粒子，不能用来研究氢原子中的电子，因为电子的自旋是1/2）。 但不久，他又重新振作起来，把他的方法用于低能电子建立了薛定谔方程，很好的解释了电子的行为，导致波动力学出现（1926年1月）。除波动力学外，当时已建立了海森堡的矩阵力学（当时被称为量子力学），薛定谔证明了这两种理论在数学上是完全等价的。薛定谔由于建立波动力学（现一般称为量子力学）而和狄拉克同获1933年诺贝尔物理学奖。 了解量子力学的研究对象、适用范围、量子力学的发展过程、玻尔的量子理论、光和粒子的波粒二象性。 内容 §1 看一眼物理学大厦 §2 经典物理学的困难 §3 早期的量子论 §4 实物粒子的波粒二象性 §5 量子力学新进展 经典物理学：伽利略-牛顿-法拉第 二百年（17-19世纪末） 近代物理学： 半个世纪 量子力学 相对论 现代物理学：多元物理学 纵横发展