量子力学讲稿1-123.ppt

主要参考书 1. 周世勋，量子力学教程，高等教育出版社，1999。 2. 曾谨言，量子力学，科学出版社(第三版)，2001。 3. 惠和兴，量子力学，北京理工大学出版社，1995。 4. 苏汝铿，量子力学，复旦大学出版社，1997。 5. 周鹏程，量子力学，高等教育出版社，1989。 6. 王瑞西，量子力学，高等教育出版社，1992。 7. 钱伯初、曾谨言，量子力学习题精选与剖析，科 学出版社，1999。 一、什么是量子力学 量子力学(Quantum Mechanics)是研究微观粒子运动规律的一门学科，其研究对象为微观粒子，如分子、原子、原子核、基本粒子、团簇等。 事实上量子力学不仅支配着微观世界，而且支配着介观和宏观世界。 2. 量子力学的发展过程 量子力学产生的基础是光和实物微观粒子的波粒二象性。 其主要发展过程如下： Born、Daric等人在物质波的基础上建立起描述实物微观粒子的新理论，称为量子力学。 量子力学在物理学中占有极其重要地位，是20世纪自然科学的重大进展之一，现已成为固态物理、原子物理、粒子物理、激光物理、表面物理、低温物理、天体物理等学科的理论基础，并已渗透到量子化学、生物学等学科。量子力学和相对论一起，已成为近代物理学的两块理论基石。 吸收与发射、超导等物理现象。它被应用于小到基本粒子，大到中子星、黑洞的研究。量子特性在信息领域中还有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量及提高检测精度等方面可能突破现有经典的信息系统的极限。同时不断地推动着新技术(如电子信息、生物科技、空间技术、能源、激光、超导等)的发展，促进了生产力的发展，对人类社会的进步做出重要贡献。可以说没有量子力学，就没有今天的物质文明。 19世纪末、二十世纪初，经典物理学已经发展到了相当完善的阶段。 一、黑体辐射(Black Bold Radiation)现象 二、光电效应(Photoelectric Effect) ?(um) 黑体辐射的理论公式与实验对比 实验值 维恩公式 普朗克 瑞利-金斯 * 平时成绩(出勤、作业等) ×30% 期末考试成绩×70% 上课要求及课程成绩的计算 课程成绩 II + 上课要求：不迟到或早退；不无故缺席，生病或有事须出具相关证明；不做与上课无关的事情；不影响他人的听课。 二、量子力学的诞生及发展过程 量子力学是1925年诞生的，很快发展成完整的体系。若把旧量子论包括在内，应该说量子力学是1900年12月14日诞生的， 在这一天，物理学家Planck在柏林物理学会上作了有关尝试克服热辐射理论中困难的报告。 1. 量子力学的诞生 1900年，Plank提出了量子化假说，成功地解释了黑体辐射问题。 1905年，Einstein提出光量子的概念，并成功解释了光电效应，同年创立了狭义相对论。 1913年，Bohr根据Rutherford的核式原子结构模型提出了原子结构的量子化理论(旧量子论)。 1924年，de Br?glie 在光具有波-粒二象性的启发下，提出了“物质波”的思想。 1925 -1932年之间，Schr?dinger、Heisenberg 、 三、量子力学在物理学中的地位 四、量子力学的应用 量子力学有着广泛的应用，它自从诞生以来，成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的 A. 一切物体的低速机械运动规律，准确地遵循Newton力学规律。 B. 电磁现象的规律被总结为Maxwell方程。 C. 光现象有关的波动理论，最后也都被归结为Maxwell方程。 D. 热现象理论有完整的热力学和Boltzman、Gibbs等人建立的统计力学。 在这一时期，物理学得到了飞速的发展，它成功地解释了人们所观察到的许多物理现象。于是，人们乐观地认为可以用经典物理学解释所有的物理现象， 物理学的大厦已经基本建成。可是，在解释固体比热、黑体辐射、光电效应及原子光谱等实验时，经典物理学遇到了空前的挑战。在经典物理学晴朗的天空中，虽然这些问题只是飘浮在远处的几片乌云，但是，它们的出现却预示着暴风雨即将来临。 黑体辐射问题所研究的是辐射与周围的物体处于热平衡时的能量分布。在一定温度下，所有物体都会发射从红外线、可见光到紫外线的电磁波，对于外来的辐射，物体有反射和吸收作用。 (1) 黑体的定义：如果一个物体能够全部吸收投射于其上的辐射(即吸收比为1的物体)