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量子力学 张 寿 曾谨言《量子力学课程》 绪言 量子力学的诞生 2005年是光的量子理论诞生100周年--世界物理年 纪念伟大物理学家爱因斯坦逝世50周年，40多个国家于2005年4月19日（美国时间4月18日）联合举行“物理照耀世界”光信息传递活动。 “推动人类文明的物理学” 活动。 §0.1 黑体辐射与Planck能量子假设 1、 黑体： 在任何温度下能够全部吸收其上的所有频率的电磁波的物体。 近似黑体：向远处观察打开的窗子时看不 见窗子里的任何东西。 三个基本概念： 2、 Wien 公式（1896）和 Rayleigh-Jeans公式（1900，1905） 两个基本假设 在全波段范围都与实验相符。 1900.12.14，德国的世界物理年会，提出了谱的能量分布，并发表在“Ann der Physik”上(4,553（1901）)，并获得1918年诺贝尔物理学奖。 Planck量子理论的重大意义： 首次提出了微观体系能量不连续的概念--量子理论诞生的标志。 §0.2 光电效应和Einstein光量子假设 1、 光电效应： 光照射某些金属时能从表面释放出电子的效应；产生的电子称为光电子。 2、 Einstein光量子假设（1905） 假设：电磁辐射是由以光速运动的局限于空间某一小范围的光量子（光子）组成 光量子具有“整体性”：光的发射、传播、吸收都是量子化的，一个光子只能整个地被电子吸收。 提出光量子假设的意义： 普朗克黑体辐射公式： 普朗克常数的数值 光电效应是赫兹在1887年发现的；1896年汤姆逊发现了电子之后，勒纳德证明了光电效应中发出的是电子。 V G O O O O O O B O O 照射光 . K A 光电管 光 电 效 应 实 验 实验结果： （3）光电效应的瞬时性，弛豫时间为零 （2）光电子动能只与 有关,与光强 无关 （1）存在临界频率（最低频率） （4）入射光的强度只影响光电流的强弱。 如何解释光电效应现象？ 一个光子将全部能量交给一个电子， 电子克服金属对它的束缚从金属中逸出。 * * 1.量子力学？ 研究微观粒子（原子、分子、基本粒子等）运动规律的科学 用STM所做的“量子围栏” 48个铁原子排列在铜表面 2. 量子力学为什么叫力学 力学：研究物体的机械运动及其规律的理论。 经典力学：以宏观物体为研究对象，研究机械运动规律的学科。 量子力学：以微观粒子为研究对象，研究其运动规律的科学。 3、为什么叫量子力学，而不叫微观力学？ 热力学：研究热运动，与热现象想联系。 电动力学：研究电磁运动，与电磁现象相联系。 相对论力学与相对论现象相联系。 微观粒子对突出的物理现象是什么呢？ 量子化现象 4. 量子力学与经典力学的关系 1）近代物理学的两大支柱 相对论和量子力学 相对论效应的特征量是光速C 2）物质世界的层次与量子力学 ①宏观、低速物体（10-6m，布朗颗粒 ） ----牛顿力学 ②微观物体（原子尺度~10-10m=1? ） ----量子力学 ③介观物体（分子团簇~10-7~10-9m ） ----量子力学效应明显 纳米技术 ④量子效应的特征量 h~Planck常数。 量纲=[能量]·[时间]=[角动量] 5. 量子力学发展的动力 1）十九世纪末经典物理学的成功 速度远小于光速的物体的机械运动遵循牛顿力学规律。电磁运动满足麦克斯韦方程；关于光的现象有光的波动理论；对于热现象有系统的热力学理论和统计物理学。 2）经典物理学上空所漂浮的两朵乌云 ① “以太”问题 ② 黑体辐射与“紫外灾难 4）量子力学诞生 1923 de Broglie 电子具有波动性 1926 - 27 Davisson, G.P.Thomson 电子衍射实验 1925 Heisenberg 矩阵力学 1926 Schroedinger