第0章量子力学百年回顾-2013-09-03.pptVIP

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。 物理学三大基本理论： 经典物理学--研究低速、宏观物体； 相对论--研究高速运动物体(Einstein1905-1915)； 量子力学------研究微观粒子。(1900—1923 基础工作时期,1923 起两三年时间 基本理论框架构成) 量子力学 代 表人物: 玻尔、薛定谔 海森堡 狄拉克 玻恩 泡利等 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=hn 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。 一、 经典物理学的困难 二、量子论的诞生 三、 实物粒子的波粒二象性(de Broglie物 质波） 四、量子力学的建立 五、 量子力学新进展 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) 对于一定的金属，只有当光的频率大于一定值时，才有光电子发射出来，如果光的频率低于这个值，则无论光的强度有多大，照射时间有多长，都没有光电子产生。 光电子能量只与光的频率有关，而与光的强度无关，光的频率越高，光电子能量就越大；而光的强度只影响光电子的数目，强度增大，光电子数目就增多。 当频率足够高的光照射到一定的金属表面上时，光电子几乎是立刻（～3×10－9秒）射出的，而不论光是多么弱。 早期量子论或旧量子论： 3、波粒二象性的意义 （1）把物质粒子与光子这两者物质存在 形式的理论统一起来 （2）把原子定态和驻波联系起来，即能 量量子化与驻波频率、波长的分立 性联系起来。 比如，电子绕原子核一周，按照驻波条件，要求周长是波长的整数倍. 　　量子力学是在1923－1927年建立起来的，矩阵力学与波动力学几乎同时提出，它们是完全等价的，是同一力学规律的两种不同描述。　　波动力学来源于德布罗意物质波的思想，薛定谔进一步推广了物质波的概念，找到了一个量子体系物质波的运动方程：薛定谔方程，它是波动力学的核心。它成功地解释了氢原子光谱等一系列重大问题。相对论和量子力学是20世纪物理学两大进展。 以薛定谔方程为核心的量子力学属于非相对论量子力学。非相对论量子力学只能解决微观低速问题，电子的自旋是作为假设引入的。1928年狄拉克建立了电子的相对论波动方程，这个理论适用于电子速度接近光速的情况，电子的自旋自然包含了进去，属于相对论量子力学。但这个理论不能处理多电子体系。　　在高能情况下，粒子会发生相互转化，在此基础上发展起量子场论。 四、 量子理论研究的新进展 ? 几本国际重要刊物：Nature, Science, Phys. Rev.Lett. 以量子力学为核心的量子物理无疑是本世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。它不仅代表了人类对微观世界基本认识的革命性进步，而且带来了许多划时代的技术创新（如半导体和激光器的发明），直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。量子理论过去的成功并不意味着它是一个彻底完善的物理学理论。自量子力学诞生以来，关于量子力学的思想基础和基本问题（量子力学的诠释）的争论，从来就没有停止过。 人们对于量子力学本身的完备性及其一些基本观