第一章量子论基础(整理)辩析.ppt

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：ρν=ρν(ν, T ) 与空腔性质无关 ρν~ν图 存在Wien位移： λmT = 0.2898×10-2 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 = σT4 §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 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 kThν Planck ? 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 kThν Planck ? 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Planck-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 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 光量子和 Planck-