复旦量子力学讲义第一章量子论基础.ppt

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1、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W

2、ien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,

3、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

4、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Pla

5、nck-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de Broglie波长很短，波动性不显,1.4 波粒两相性和de Broglie波,平面波的形式：虚数的引入是量子力学一大进步,1.4 波粒两相性和de Broglie波,本章小结,