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周世勋量子力学课件第1章
第一章
量子力学的实验基础
本章基本要求
1 了解经典物理学遇到的困难
2 理解和掌握波粒二象性
§1.1 光的波粒二象性
一 19 世纪后期经典物理学的辉煌
1 牛顿(1642-1727) 力学 200年发展
模型: (1665-1685)
引力作用和三大定律
描述宏观物体的运动和作用:
地球上 物体运动力动量能量
交换等
天体运动 预言和发现海王星
天-地统一起来
第 1 次物理理论大统一
实验表明:牛顿力学工作得很好
2 电磁学的统一
Maxwell 1864 电磁学方程组
很好地解释了电磁现象
预言存在电磁波
赫兹1888年发现了电磁波
证实了麦克斯韦的预言
第2次物理理论的统一:电磁光
3 热力学和统计物理学形成系统理
论框架
解释了许多热学现象
4 物质构造 原子分子论的建立
• 道尔顿 原子学说 1807 肯定原子存在
• 阿佛加德罗 分子假说 1811
• 门捷列夫元素周期律 1869 对化学一次综合
• 光谱分析精确地指明化学元素名称
5 19世纪末物理学
• 辉煌篇章:牛顿力学和电磁学都已得到圆满的说
明,热学现象已有热力学定律予以说明,物质构造
确认了“基本砖块”-原子;物理学上两次大的综合
和统一,使古典物理学显示出形式上的完整。
• 陶醉 :把物理学誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和
动人心弦美丽的庙宇”,科学大厦即将竣工,剩下的
只是将已经建立起来的原理用于解释自然界种种现
象,测准一些物理学常数(小数点后第6位)或把一
些定律进行实际的应用。
6 问题与局限
19世纪古典物理学发展到了顶峰,但是
1)晴空中仍有“两朵乌云”(开尔文勋爵语) :紫外灾难
以太飘移
2 )世纪末的新发现使古典物理学出现了“危机”
3 )实际上人类对自然界的认识仅限于宏观和低速,
对于微观和高速、原子内部和宇观不知或知之甚少!
乌云和危机导致了物理学创新,产生了新的理论!
事实上,物理学面临的不是危机,而是一场伟大的革命。
20世纪物理学两个划时代的里程碑
• 狭义相对论改变了牛顿力学的绝对时
空观,指明牛顿力学只适用于VC
• 量子力学— 物体运动形式和规律的根本
变革.适用于微观世界和一定条件下的
某些宏观运动(极低温下的超导、超
流、Bose-Einstein凝聚等).量子力学是
历史上最成功、并且为实验精确检验了
的一个理论。
•
观测尺度和观测工具
26 27
10 -10 m
-9
7 宏观 ( m ) 介观 ( ﹥10 m )
宇观 (>10 m)
观测工具
-9 -15
微观(<10 m ~ 10 m
二 黑体辐射 普朗克能量子假设
1 黑体 黑体辐射
(1)热辐射 实验证明不同温度下物体能发出
不同的电磁波,这种能量按频率的分布随温度而不同
的电磁辐射叫做热辐射.
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