2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：量子力學(xué)緒論

1、量子力學(xué)緒論1經(jīng)典力學(xué) ：關(guān)于日常生活的力學(xué)，桌子、人、車的運動和相互作用Sir Isaac Newton1. 慣性定律.2. 力等于質(zhì)量乘以加速度3. 作用力等于反作用力21687 牛頓 原理1788 拉格朗日 力學(xué)分析1834 哈密爾頓力學(xué)1864 麥克斯韋方程組1900 玻爾茲曼熵方程經(jīng)典力學(xué)數(shù)個世紀(jì)處于統(tǒng)治地位3黑體輻射氫原子光譜牛頓力學(xué)無能為力 ?Stern-Gerlach 實驗經(jīng)典力學(xué)無法解釋20世紀(jì)初的幾個重要實驗41900 普朗克常數(shù)1913 玻爾原子模型1925 泡利不相容原理1926 薛定諤方程1948 費因曼路徑積分公式奇異性增加1954 Everett多世界理論解釋量子

2、力學(xué)用來解釋這些實驗并逐步發(fā)展成非常成功的物理理論5多小算非常小呢?1 meter經(jīng)典尺寸1 micrometer經(jīng)典尺寸1 millimeter經(jīng)典尺寸1 nanometer量子尺寸！量子效應(yīng)只在非常小的尺度比較明顯6多重要呢? 如果沒有量子力學(xué):所有原子將都不穩(wěn)定.宇宙將會爆炸原子無法形成化學(xué)鍵所有分子解體生化反應(yīng)無法進(jìn)行.生命無法存在但是量子力學(xué)非常重要7量子力學(xué)是什么？89開爾文男爵 19 世紀(jì)的最后一天,開爾文爵士在回顧物理學(xué)所取得的偉大成就時說: “物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作?！贝髲B的上空漂浮著兩朵烏云，使經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機。邁克爾遜干涉實驗。以太假設(shè)黑體輻射。紫外災(zāi)

3、難量子力學(xué)出現(xiàn)的背景在展望未來時，他提出 以太假設(shè): 以前的物理學(xué)家假定光和電 磁波必須借助以太為媒介來傳播2. 黑體輻射：吸收所有電磁波的物體對 外的輻射邁克爾遜普朗克20世紀(jì)初的物理學(xué)危機10普朗克假定黑體內(nèi)電磁振子能量邁克爾遜光速和參考系無關(guān)以太說破產(chǎn)不連續(xù)，一塊一塊（量子）必須表達(dá)為 hn的整數(shù)倍h=6.63 10-34m2kg / s 普朗克、愛因斯坦，玻爾、 海森堡、薛定諤、泡利、德布羅意、玻恩、費米、狄拉克量子力學(xué)相對論洛侖茲愛因斯坦量子力學(xué)出現(xiàn)的背景11量子力學(xué)研究什么？經(jīng)典物理宏觀 (Macroscopic scale)天體運動，各種機械運動，流體運動，彈子球等距離原子尺度速

4、度光速量子力學(xué)微觀 (Atomic scale)原子尺度的光和物質(zhì)（質(zhì)子，電子，中子等）的運動與相互作用不能以普通經(jīng)驗來想象， 超于經(jīng)驗常識。只能以抽象的想象方式來進(jìn)行。不能告訴你量子力學(xué)為何如此運作，只能了解她如何運作，遵從什么規(guī)則。量子行為？量子力學(xué)的一些基本概念！注意12理想實驗理想實驗：在實驗結(jié)果基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾忽略次要矛盾對問題進(jìn)行分析。如何了解量子行為？既像粒子又像波（說是一物極不中）子彈 水波電子光，電子，質(zhì)子，中子等的量子行為都遵從同樣的規(guī)律光的行為符合量子規(guī)則量子行為波粒二相性牛頓粒子惠更斯波動經(jīng)典物理量子力學(xué)光時間/實驗13子彈行為(純粒子)小孔正好能讓一個子彈通過。子彈不會分裂，總是整顆到達(dá)后板。無干涉P1P2P1212x