量子力学介绍

1、.,1,量子力学介绍,雷奕安,.,2,量子力学的出现,经典物理的成功 牛顿运动定理，日常生活（打篮球，开车），天文观测（太阳系各种行星的运动，海王星，冥王星的发现），航天（只用牛顿定理足够把人送上太空），蒸汽机，电话，电报 决定论（只要知道某一时刻物体的状态，以后任意时刻都是可以预知的） 麦克斯韦电磁理论 热力学 经典物理的疑难 以太疑难（电磁学），光电效应 物体的比热（热力学），黑体辐射 原子结构，物质的波动性，,.,3,粒子与波（对光的认识）,牛顿光是粒子 直线传播，反射，折射 托马斯杨光是波 干涉，衍射 爱因斯坦光是粒子 光电效应，照相术 究竟是什么？ 有波的属性，也有粒子的属性，不是经

2、典意义上的波或粒子,.,4,光的双缝干涉,.,5,子弹双缝试验,.,6,.,7,水波双缝试验,.,8,电子双缝试验,.,9,电子双缝试验（2）,.,10,不确定性原理,有位哲学家说过：“同样的条件总是导致同样的结果，这一点是科学存在的基础”。可是，这话不对！ 费曼 修改的电子双缝试验： 我们可以跟踪子弹的轨迹，按同样的思路跟踪电子,.,11,电子双缝试验（3）,.,12,电子双缝试验（3）的结果,电子只能从一条缝里出来 如果我们知道电子从那条缝里出来，干涉就没有了 关掉光源，干涉又出现了 降低光源强度，有些电子观察不到，干涉图案也会部分出现 没有观测到的电子同时通过两条缝,.,13,海森堡测不

3、准原理,永远也不能同时测准两个有一定关系的物理量，比如一个粒子的位置和速度 用光子观测电子的过程，光子的波长反比于动量。波长长，动量小，测得动量准，但位置不准，反之亦然。 测量是一种作用过程，是用波来测量波的过程 任何一个量都有不确定性,.,14,照相中的不确定性,几率与粒子性 仙女座星云照片曝光量逐渐增加,.,15,照相,.,16,量子路径概念,.,17,普朗克爱因斯坦光量子论,问题：黑体辐射能谱公式的紫外疑难 假定能量是量子化的，即可以解决这一疑难 普朗克对于频率为v的电磁辐射，只能以hv为单位来吸收和辐射 爱因斯坦对于任何一个频率为的v谐振子，能量只能以hv为单位变化，解决了固体比热问题

4、,.,18,物质波与薛定谔方程,德布罗意物质波：既然物质有波动行为，那么所有的物质都应该是波，所有物质的波长和动量遵循同一个关系 薛定谔方程：既然物质以波的形式运动，就应该有一个波动方程来描述这种运动。猜出来的，没有更基本的原理。 波的基本性质：叠加性,.,19,波函数的几率诠释,薛定谔方程解出的波函数的平方是几率分布 测量导致态坍缩，测量测到允许的某一个值，测量过后就是这个值，以后的演化都从这个态开始 薛定谔猫态，半个死猫态半个活猫态，看了以后就决定了，看是一个测量过程,.,20,.,21,物质波的应用,直接观察到的物质波，电子，中子，氢原子，氦原子，双缝试验 光学显微镜的极限，受光波波长限制，没有透镜可以偏折高能光子 电子显微镜，可以获得很短波长的电子束，观察的细节更小 中子显微镜 加速器，对撞机 日常生活中，物质波效应极其微小,.,22,.,23,原子与原子核,卢瑟福原子模型 高能粒子轰击，证明原子有很小的核,.,24,原子的光谱,证明原子中的电子有分立的能量,.,25,能量量子化,驻波 方盒模型,.,26,方盒中电子的能量,.,27,氢原子的光谱,巴尔末线系,.,28,玻尔原子模型,原子不能用经典电磁学解释，经典的原子不可能存在 原子只能稳定地存在于分立的能量上 原子在两个能量态之间变化时，两态能量差就是放出或者吸收光子的