物理学与人类文明(多媒体课件)4

1、 量子力学前夜量子力学前夜 “ 在已经基本建成的科学大厦中在已经基本建成的科学大厦中, 后辈物理学家似乎只要做一些零碎的后辈物理学家似乎只要做一些零碎的 修补工作就行了修补工作就行了, ” - Thomson Lord Kelvin (英) 1900 年 4 月 二二十十世世纪纪不不同同时时期期物物理理学学的的重重大大突突破破列列举举 1 19 90 00 0- - -1 19 90 09 9 阴阴极极射射线线研研究究，黑黑体体辐辐射射理理论论，无无线线电电报报， 相相对对论论，测测定定电电子子电电量量，光光电电效效应应 1 19 95 50 0- - -1 19 95 59 9 弱弱相相互互

2、作作用用下下宇宇称称不不守守恒恒，发发现现反反质质子子， 穆穆斯斯堡堡尔尔效效应应，B BC CS S 超超导导电电性性理理论论，全全息息照照相相 1 19 99 90 0- - -1 19 99 99 9 介介观观纳纳米米物物理理，C C6 60 0及及其其家家族族，超超弦弦理理论论突突破破， 原原子子操操作作，巨巨磁磁阻阻效效应应，原原子子激激光光, , 量量子子通通讯讯 （b b）卢瑟福原子模型）卢瑟福原子模型 （行星模型或核式模型）（行星模型或核式模型） - -e e +Ze+Ze 核式结构核式结构 原子半径原子半径 10 10 - -10 10 米米 核半径核半径 10 10 - -

3、15 15 米米 核质量核质量 99 99. .9 % 9 % 原子质量原子质量 计算结果与实验事实计算结果与实验事实相符相符！ 外层电子跃迁外层电子跃迁 可见光可见光 内层电子跃迁内层电子跃迁 分裂分裂 X X 射线射线 h h 可见光可见光 分裂分裂 x x 射线射线 -普朗克公式普朗克公式KTdedCdTuKTh18),(32uR-J公式公式量量子子力力学学诞诞生生日日：1900 年年 10 月月 19 日日 实验值实验值3.3. 光电效应光电效应 （爱因斯坦，（爱因斯坦，19051905 年）年） 光是由无静止质量的微粒（光子）组成的，其能量为光是由无静止质量的微粒（光子）组成的，其能

4、量为 hE ， （c） 动量为动量为 hp 。 光光 粒子性和波动性的统一体粒子性和波动性的统一体 4.4. 德布罗意波粒二象性假说德布罗意波粒二象性假说 任何微观粒子既是一种粒子，又是一种波动。任何微观粒子既是一种粒子，又是一种波动。 粒子动量粒子动量p p和波长和波长之间满足之间满足 ph 德布罗意公式德布罗意公式 例例： 一一颗颗电电子子 加加速速电电压压 U U 1 10 00 0 伏伏 23.1mvhph 电子束电子束双缝双缝 电子双缝干涉电子双缝干涉实验证明实验证明:例例： 一一颗颗子子弹弹 质质量量 m = 20 克克，速速度度 v = 500 米米/秒秒 = h / p = 6

5、.610-35 迄迄今今无无法法测测量量例例：氢氢原原子子 - -e e + +e e x x 0 0. .5 53 3 x x 3 .6pp 7. 7. 全同粒子不可分辨全同粒子不可分辨 若多粒子系统由同类（所有客观属性完全相同）若多粒子系统由同类（所有客观属性完全相同） 粒子组成粒子组成 粒子之间不可分辨！粒子之间不可分辨！ 物质波物质波薛定谔方程薛定谔方程 2hriptiE),()(2),(22tVmttirrrr2- 科技创新重大突破的前提！科技创新重大突破的前提！悉尼歌剧院，建于悉尼歌剧院，建于19591973年，仿佛是一组曲线优美的贝壳年，仿佛是一组曲线优美的贝壳, 亭亭玉立于海边，体现了抒情乐曲的韵律。亭亭玉立于海边，体现了抒情乐曲的韵律。杭州的平湖秋月