1前言 经典物理学的困难.ppt

量 子 力 学 尤景汉 youjinghan0196@163.com 河南科技大学 第一章 绪论 第二章 波函数和薛定谔方程 第三章 量子力学中的力学量 第四章 态和力学量的表象 第五章 微扰理论 第六章 散射（自学） 第七章 自旋与全同粒子 目 录 第一章 绪 论 前言 §1-1 经典物理学的困难 §1-2 早期的量子论观点 §1-3 量子力学的建立 前 言 一、量子力学的研究对象 二、量子力学在物理学中的地位 三、量子力学产生的基础 四、量子力学的研究内容 五、量子力学的特征 六、量子力学的应用前景 七、量子力学的奠基人 八、为什么要学习量子力学？ 九、主要参考书 前 言 一、量子力学的研究对象 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。量子力学的建立使人们对物质世界的认识从宏观层次跨进了微观层次。 极大地推动了 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， 还引发了人们在哲学意义上的思考。 二、量子力学在物理学中的地位 量子力学 经典规律 （量子的近似） 分子、原子、原子核和基本粒子 微观器件 宏观物体 微观物理 介观物理 宏观物理 经典力学 相对论力学 经典电动力学 经典统计力学 （非相对论）量子力学 相对论量子力学 量子电动力学 量子统计和量子场论 低速 高速 宏观 微观 光 速 c 普朗克常数h 三、量子力学产生的基础 旧量子论诞生于1900年，量子力学诞生于1925年。 1．经典理论 十九世纪末、二十世纪初，经典物理学成果累累，已经发展到了相当完善的阶段。 2．旧量子论 旧量子论 = 经典理论 + 特殊假设（与经典理论矛盾） 旧量子论没有摆脱经典的束缚，无法从本质上揭露微观世界的规律，有很大局限性。但旧量子论为量子力学理论提供了线索，促进了量子力学的快速诞生。 但同时发现了一些经典物理学无法解释的新的实验现象，如电子的发现、阴极射线、X射线、黑体辐射、迈克尔逊干涉实验等。 四、量子力学的研究内容 1．三个重要概念 2．五个基本假设 五、量子力学的特征 1．抛弃了经典的决定论思想，引入了概率波。力学量可以不连续地取值，且不确定。 2．只有改变观念，才能真正认识到量子力学的本质。它是人们的认识从决定论到概率论的一次巨大的飞跃。 波 函 数 算 符 薛定格方程 波函数假设 算符假设 展开假定 薛定格方程 全同性原理 六、量子力学的应用前景 1．深入到诸多领域 2．派生出了许多新的学科 3．前沿应用 的发展都离不开它。 本世纪的三大热门科学 生命科学 信息科学 材料科学 量子场论 量子电动力学 量子电子学 量子光学 量子通信 量子化学 …… 研制量子计算机已成为科学工作者的目标之一，人们期望它可以实现大规模的并行计算，并具有经典计算机无法比拟的处理信息的功能。以分解五百位的自然整数为例，目前最快的计算机需要用几十亿年才能完成，而用量子计算机，同样的重复频度，一分钟就可以解决。(中国科技大学、香港中文大学，2009年10月29日) 七、量子力学的奠基人 波函数的统计解释 1954 玻恩 不相容原理 1945 泡利 电子的相对论性方程，预言正电子 1933 狄拉克 创立量子力学（波动力学） 1933 薛定格 创立量子力学（矩阵力学），原子核由质子和中子组成 1932 海森堡 电子的波动性 1929 德布罗意 原子结构与原子辐射 1922 玻尔 光电效应及数学物理方面的成就 1921 爱因斯坦 基本作用量子 1918 普朗克 获奖工作 获奖时间 获奖人 薛定格 德布罗意 狄拉克 海森堡 普朗克 泡利 爱因斯坦 玻尔 玻恩 八、为什么要学习量子力学？ 1．量子力学是近代物理两大理论支柱之一，开创了物理学的新时代。 2．微观现象必须用量子力学去描述。 3．对宏观现象的研究也应立足于量子力学。 4．存在着量子宏观现象。 5．考研需要。 九、主要参考书 量子力学（卷Ⅰ）（第三版）?曾谨言?科学出版社（2000年） 量子力学? 苏汝铿??复旦大学出版社（1997年） 量子力学基础? 关 洪? 高等教育出版社（1999年） 量子力学教程 曾谨言 科学出版社（2003年） 量子力学习题精选与剖析 钱伯初，曾谨言 科学出版社 §1-1 经典物理学的困难 一、黑体辐射问题——普朗克公式 二、光电效应问题 三、原子的线状光谱及规律问题 四、原子结构问题 五、固体的比热问题 §1-1 经典物理学的困难 一、黑体辐射问题——普朗克公式