复旦量子力学讲义第一章量子论基础.ppt

量子力学,复旦大学 苏汝铿,第一章 量子论基础,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),1.1 经典物理学的困难,黑体辐射 黑体：吸收系数为1的物体 例如：一个由绝热壁围成的开有一个小孔的空腔可近似视为黑体,1.1 经典物理学的困难,实验定律： 基尔霍夫定律：=(, T ) 与空腔性质无关 图 存在Wien位移： mT = 0.289810-2 mK,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,Stefan-Boltzmann定律 u = T4,1.1 经典物理学的困难,物理解释 Wien公式 Rayleigh-Jeans公式 紫外灾难,1.1 经典物理学的困难,热辐射经典统计理论 连续振动体系一组谐振子,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,Planck量子论,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,满足Wien位移,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,可解释Stefan-Boltzmann定律,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,两种特殊情况 (a)高温区 kTh Planck R-J Formulae,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,两种特殊情况 (b)低温区 kTh Planck Wien Formulae,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,光电效应 临界频率，当频率小于临界频率时无光电子溢出 光电子能量只与频率有关 光强只影响光电子数目,1.1 经典物理学的困难,原子的线性光谱,1.1 经典物理学的困难,1.1 经典物理学的困难,原子的稳定性,1.1 经典物理学的困难,比热困难 Dulong-Petit定律 Cp = 3R 在低温时与实验不符 束缚态电子为什么对比热没有贡献 振动自由度在常温下如何被冻结,1.1 经典物理学的困难,Compton效应 高频X射线被轻元素电子散射后，散射波波长随散射角的增大而增大,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,可得出Planck公式 解释光电效应 Compton效应,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,1.2 光量子和Planck-Einstein关系,1.3 Bohr量子论,Bohr假定 原子具有能量不连续定态 (能量量子化) 量子跃迁,1.3 Bohr量子论,讨论 可解释氢原子能级及线状光谱,1.3 Bohr量子论,1.3 Bohr量子论,1.3 Bohr量子论,1.3 Bohr量子论,可解释原子的稳定性 可解释经典理论中的比热困难,1.3 Bohr量子论,仍有许多困难存在 不能给出谱线强度 不能解释精细结构 只能讨论束缚态，不能讨论散射态 E不连续原因来自角动量量子化，不能揭露量子化的本质,1.4 波粒两相性和de Broglie波,光的波粒二象性 杨氏双缝实验 I I1 + I2 下图 波粒二象性,1.4 波粒两相性和de Broglie波,1.4 波粒两相性和de Broglie波,物质的波粒二象性 de Broglie关系,1.4 波粒两相性和de Broglie波,1.4 波粒两相性和de Broglie波,讨论 两个公式是相互独立公式 将表征波动的物理量(频率和波长)与表征粒子的物理量(能量和动量)联系起来 统计解释 实物粒子的d