河南科技大學(xué)李同偉

量子力學(xué)前言1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)研究微觀粒子運動規(guī)律的科學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)之一使人們的認識從宏觀層次跨進了微觀層次推動了其他學(xué)科快速發(fā)展1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)原子物理原子核物理光學(xué)固體材料化學(xué)……哲學(xué)思考經(jīng)典力學(xué)相對論力學(xué)經(jīng)典電動力學(xué)經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)（非相對論）量子力學(xué)相對論量子力學(xué)量子電動力學(xué)量子統(tǒng)計和量子場論低速高速宏觀微觀光速c普朗克常數(shù)h1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)宏觀物理介觀物理微觀物理宏觀物體微觀器件分子、原子、原子核、基本粒子經(jīng)典規(guī)律（量子的近似）量子力學(xué)舊量子論誕生于1900年，量子力學(xué)誕生于1925年前后經(jīng)典理論舊量子論十九世紀末二十世紀初經(jīng)典物理學(xué)成果累累無法解釋的新的實驗現(xiàn)象電子的發(fā)現(xiàn)陰極射線X射線黑體輻射邁克爾遜干涉實驗舊量子論=+經(jīng)典理論特殊假設(shè)（與經(jīng)典理論矛盾）缺點意義沒有擺脫經(jīng)典的束縛，有很大局限性無法從本質(zhì)上揭露微觀世界的規(guī)律為量子力學(xué)發(fā)展提供了線索促進了量子力學(xué)的快速誕生1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)三個重要概念五個基本假設(shè)薛定諤方程算符波函數(shù)波函數(shù)假設(shè)算符假設(shè)薛定諤方程展開假定全同性原理1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)拋棄了經(jīng)典的決定論思想，引入了概率波。力學(xué)量可以不連續(xù)地取值，且不確定。只有改變觀念，才能真正認識到量子力學(xué)的本質(zhì)。是人們的認識從決定論到概率論的一次巨大的飛躍。1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)深入到諸多領(lǐng)域派生出了許多新的學(xué)科前沿應(yīng)用本世紀的三大熱門科學(xué)：生命科學(xué)信息科學(xué)材料科學(xué)量子電動力學(xué)量子電子學(xué)量子光學(xué)量子通信量子化學(xué)......量子場論2020年12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布該校潘建偉院士等人成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”。這是我國首次實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”，這一突破也使我國成為全球第二個實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的國家。12月4日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了該成果。1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)做出巨大貢獻的物理學(xué)家獲獎人獲獎時間獲獎工作普朗克1918基本作用量子愛因斯坦1921光電效應(yīng)及數(shù)學(xué)物理方面的成就玻爾1922原子結(jié)構(gòu)與原子輻射德布羅意1929電子的波動性海森堡1932創(chuàng)立量子力學(xué)（矩陣力學(xué)），原子核由質(zhì)子和中子組成薛定諤1933創(chuàng)立量子力學(xué)（波動力學(xué)）狄拉克1933電子的相對論性方程，預(yù)言正電子泡利1945不相容原理玻恩1954波函數(shù)的統(tǒng)計解釋1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)薛定諤德布羅意狄拉克海森堡普朗克泡利愛因斯坦玻爾玻恩1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)1927年布魯塞爾第五屆索爾維會議1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)近代物理兩大理論支柱之一，開創(chuàng)了物理學(xué)的新時代。微觀現(xiàn)象必須用量子力學(xué)去描述。對宏觀現(xiàn)象的研究也應(yīng)立足于量子力學(xué)。存在著量子宏觀現(xiàn)象。考研需要。1量子力學(xué)的研究對象2量子力學(xué)在物理學(xué)中的地位3量子力學(xué)產(chǎn)生的基礎(chǔ)4量子力學(xué)的研究內(nèi)容5量子力學(xué)的特征6量子力學(xué)的應(yīng)用前景7量子力學(xué)的奠基人8為什么要學(xué)習(xí)量子力學(xué)ABCD提交1-1下面科學(xué)家中對量子力學(xué)做出巨大貢獻的是牛頓安培麥克斯韋薛定諤單選題1分第一章緒論§1-1經(jīng)典物理學(xué)的困難§1-2早期的量子論觀點§1-1經(jīng)典物理學(xué)的困難知識點教學(xué)目標黑體輻射光電效應(yīng)原子線狀光譜原子核式結(jié)構(gòu)固體比熱通過回顧幾個實驗，清楚經(jīng)典物理學(xué)面臨的困難。思考經(jīng)典物理出現(xiàn)困難的原因。本節(jié)內(nèi)容1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱熱輻射：任何物體都不停地向周圍輻射電磁波。地球的熱輻射黑體：任何溫度下能全部吸收電磁波而無反射輻射平衡：單位時間內(nèi)單位面積上，吸收的電磁波能量=

輻射的電磁波能量實驗結(jié)果黑體處于熱輻射平衡狀態(tài)時，輻射能量密度隨波長變化曲線如圖所示。平衡時輻射能量按頻率（或波長）分布的曲線只與黑體的絕對溫度有關(guān)，而與空腔的形狀及組成的物質(zhì)無關(guān)。1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱經(jīng)典物理的困難維恩公式：1894年，熱力學(xué)理論瑞利—金斯公式：1900年，電磁理論和玻爾茲曼公式高頻部分符合，低頻部分不符合。經(jīng)典結(jié)果與實驗結(jié)果不完全符合，甚至得到荒謬的結(jié)論。低頻部分符合，但當高頻時發(fā)散。（紫外災(zāi)難）瑞利-金斯公式維恩公式1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱普朗克公式1900年10月，內(nèi)插法符合得很好普朗克公式練習(xí)：由普朗克公式推出維恩公式和瑞利-金斯公式高頻時低頻時1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱現(xiàn)象赫茲1888年，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)湯姆遜1897年，由于紫外線照射，導(dǎo)致大量電子從金屬表面逸出規(guī)律單位時間內(nèi)由陰極發(fā)出的光電子數(shù)與光強成正比。光電子初動能與入射光頻率呈線性關(guān)系。對每一種金屬，存在截止頻率（或紅限頻率）。弛豫時間很短（瞬時效應(yīng)）。思考：經(jīng)典解釋的失敗1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱巴耳末公式1885年里茲并合原則1908年問題：光譜項原子的分立的線狀光譜產(chǎn)生的機制是什么？這些譜線的波長（數(shù)）為什么有這樣簡單的規(guī)律？光譜項的本質(zhì)又是什么？1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱原子有核模型1911年盧瑟福按經(jīng)典電動力學(xué)的理論，該模型將導(dǎo)致原子“塌縮”。輻射連續(xù)波長的電磁波。10-10m10-14～10-15m問題：實際上原子很穩(wěn)定，而且輻射線狀光譜。如何解釋？1黑體輻射2光電效應(yīng)3原子線狀光譜4原子結(jié)構(gòu)5固體比熱固體中原子的平均能量杜隆—珀替定律問題：原子做微小振動，有3個自由度每個自由度上，平均動能和平均勢能均為kT/2原子平均能量為3kT1mol固體物質(zhì)的平均熱能3N0