11 从经典力学到旧量子论.PDFVIP

§1-1 从经典力学到旧量子论 一、经典力学的局限性十九世纪末，物理学理论已发展到相当完善的 力学——Newton 电磁学 （电、磁、光）——Maxwell 经典物理学 热力学——Gibbs 统计力学——Boltzmann 速度 « 光速 适用条件(Condition) 质量 » 原子、分子等的质量 地步。 观测尺度和认识 26 27 10 -10 m~ 7 -9 -9) 宇观( ＞10 m) 、宏观( m )、介观( ＞10 m ) 、微观(＜10 -15 ~ 10 m 1. 经典力学推广至高速领域 (适用于宏观和微观物体) 1 ——引出相对论(relativity theory)经典力学： m——常数相对论： m 0 m v 2 1( ) c 如：重元素 Hg 的 1s 电子受到较强的核吸引，其速度必须很大才能维 持较强的离心力与之平衡，可与光速相比拟，故其相对质量增加 较显著，即：m=1.23m0 2. 经典力学推广至微观领域 —— 引出量子论(quantum theory) 经典力学：宏观物理量是连续的，如物质所带电荷： Q Q + dQ dQ 无穷小量 量子论：1897 年汤姆逊发现电子： e=1.602 ×10-19C——最小单位，称量子（分立） 凡是带电物体其电量都是电子电量的整数倍。 量子化 —— 变化是不连续的，即: 从某一最小单位做跳跃式增减的。 微观世界的特征之一 —— 量子化 or 不连续性 二、三个著名实验 1、谐振子能量的不连续性 ——黑体辐射和 plank 量子论(量子说的起源) 黑体——在任何温度 下，能够全部吸收各种波长的物质。带有一个微孔的空心金属球，非 常接近于黑体，进入金属球小孔的辐射，经过多次吸收、反射，使射 入的辐射全部被吸收。当空腔受热时，空腔壁会发出辐射，极小部分 2 通过小孔逸出。 吸收体：吸收率为 1 （Coal ） 黑体是理想的 辐射体：即辐射的能量最大 （Sun） 黑体辐射定律： 辐射时其能量密度在各种波长上的分布有一定规律。 黑体在不同温度下辐射的能量分布曲线 经典理论无论如何也得不出这种有极大值的曲线。 •Planck 能量量子化假设 1900 年，普朗克(M. Planck)根据这一实验事实，突破了传统物理观念 的束缚，提出了革命性假设： （1