復旦量子力學講義第一章量子論基礎.ppt

量子力學,復旦大學 蘇汝鏗,第一章 量子論基礎,普朗克 MAX PLANCK (1858-1947),德布羅意 LOUIS DE BROGLIE (1892-1987),薛定諤 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 經(jīng)典物理學的困難,黑體輻射 黑體：吸收系數(shù)為1的物體 例如：一個由絕熱壁圍成的開有一個小孔的空腔可近似視為黑體,1.1 經(jīng)典物理學的困難,實驗定律： 基爾霍夫定律：=(, T ) 與空腔性質(zhì)無關 圖 存在Wien位移： mT = 0.289810-2 mK,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,Stefan-Boltzmann定律 u = T4,1.1 經(jīng)典物理學的困難,物理解釋 Wien公式 Rayleigh-Jeans公式 紫外災難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,熱輻射經(jīng)典統(tǒng)計理論 連續(xù)振動體系一組諧振子,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,Planck量子論,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,滿足Wien位移,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,可解釋Stefan-Boltzmann定律,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,兩種特殊情況 (a)高溫區(qū) kTh Planck R-J Formulae,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,兩種特殊情況 (b)低溫區(qū) kTh Planck Wien Formulae,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,光電效應 臨界頻率，當頻率小于臨界頻率時無光電子溢出 光電子能量只與頻率有關 光強只影響光電子數(shù)目,1.1 經(jīng)典物理學的困難,原子的線性光譜,1.1 經(jīng)典物理學的困難,1.1 經(jīng)典物理學的困難,原子的穩(wěn)定性,1.1 經(jīng)典物理學的困難,比熱困難 Dulong-Petit定律 Cp = 3R 在低溫時與實驗不符 束縛態(tài)電子為什么對比熱沒有貢獻 振動自由度在常溫下如何被凍結,1.1 經(jīng)典物理學的困難,Compton效應 高頻X射線被輕元素電子散射后，散射波波長隨散射角的增大而增大,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,可得出Planck公式 解釋光電效應 Compton效應,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,1.2 光量子和Planck-Einstein關系,1.3 Bohr量子論,Bohr假定 原子具有能量不連續(xù)定態(tài) (能量量子化) 量子躍遷,1.3 Bohr量子論,討論 可解釋氫原子能級及線狀光譜,1.3 Bohr量子論,1.3 Bohr量子論,1.3 Bohr量子論,1.3 Bohr量子論,可解釋原子的穩(wěn)定性 可解釋經(jīng)典理論中的比熱困難,1.3 Bohr量子論,仍有許多困難存在 不能給出譜線強度 不能解釋精細結構 只能討論束縛態(tài)，不能討論散射態(tài) E不連續(xù)原因來自角動量量子化，不能揭露量子化的本質(zhì),1.4 波粒兩相性和de Broglie波,光的波粒二象性 楊氏雙縫實驗 I I1 + I2 下圖 波粒二象性,1.4 波粒兩相性和de Broglie波,1.4 波粒兩相性和de Broglie波,物質(zhì)的波粒二象性 de Broglie關系,1.4 波粒兩相性和de Broglie波,1.4 波粒兩相性和de Broglie波,討論 兩個公式是相互獨立公式 將表征波動的物理量(頻率和波長)與表征粒子的物理量(能量和動量)聯(lián)系起來 統(tǒng)計解釋 實物粒子的d