《量子力學(xué)教程》教案

1、量子力學(xué)教案周世勛，周世勛，《量子力學(xué)教程量子力學(xué)教程》，高教出版社，高教出版社1.11.1經(jīng)典物理學(xué)的困難經(jīng)典物理學(xué)的困難一、一、經(jīng)典物理學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)是“最終理論最終理論”嗎？嗎？十九世紀(jì)末期，物理學(xué)理論在當(dāng)時(shí)看來已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)完善的階段。那時(shí)，一般物理現(xiàn)象都可以從相應(yīng)的理論中得到說明：機(jī)械運(yùn)動(dòng)（vc時(shí)）牛頓力學(xué)?電磁現(xiàn)象麥克斯韋方程光現(xiàn)象（光的波動(dòng)）??熱現(xiàn)象熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（玻耳茲曼、吉布斯等建立）?有人認(rèn)為：物理現(xiàn)象的基本規(guī)

2、律已經(jīng)被揭穿，剩下工作只是應(yīng)用和具體的計(jì)算。這顯然是錯(cuò)誤的，因?yàn)椤敖^對的總的宇宙發(fā)展過程中，各個(gè)具體過程的發(fā)展都是相對的，因而在絕對真理的長河中，人們在各個(gè)一定發(fā)展階段上的具體認(rèn)識(shí)只具有相對的真理性”。二、經(jīng)典物理學(xué)的困難二、經(jīng)典物理學(xué)的困難由于生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，對科學(xué)實(shí)驗(yàn)不斷提出新的要求，促使科學(xué)實(shí)驗(yàn)從一個(gè)發(fā)展階段進(jìn)入到另一個(gè)發(fā)展階段。就在物理學(xué)的經(jīng)典理論取得上述重大成就的同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)了一些新的物理現(xiàn)象無法用經(jīng)典理論解釋。1.黑體輻

3、射問題2.光電效應(yīng)問題3.原子的線狀光譜和原子結(jié)構(gòu)問題4.固體在低溫下的比熱問題三、量子力學(xué)的兩個(gè)發(fā)展階段三、量子力學(xué)的兩個(gè)發(fā)展階段1.舊量子論（19001924）以普朗克、愛因斯坦、玻爾為代表2.量子論（1924年建立）以德布羅意、薛定諤、玻恩、海森堡、狄拉克為代表四、學(xué)習(xí)上應(yīng)注意的幾點(diǎn)四、學(xué)習(xí)上應(yīng)注意的幾點(diǎn)：2）維恩（Wien）公式維恩在做了一些特殊的假設(shè)之后，曾用熱力學(xué)的方法，導(dǎo)出了下面的公式：????dcdevcTv231)(?

4、?其中，為常數(shù)，將維恩公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)兩者在高頻（短波）區(qū)c1c2域雖然符合，但在低頻區(qū)域都相差很大。3）瑞利瓊斯（RglaighJeans）公式瑞利瓊斯根據(jù)電動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理也推出了黑體輻射公式：??????kTddc328)(?其中是玻耳茲曼常數(shù)（JK），這個(gè)公式恰恰與維恩公式相k102338.1????反，在低頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)符合，在高頻區(qū)不符，且發(fā)散。因?yàn)椋????????????????dTdc20308)(當(dāng)時(shí)稱這種情況為

5、“紫外光災(zāi)難”。由于經(jīng)典理論在解釋黑體輻射問題上的失敗，便開始動(dòng)搖了人們對經(jīng)典物理學(xué)的迷信。4）普朗克（Planck1900）公式1900年，普朗克在前人的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)公式：??????dhdeckThv11833??式中稱為普朗克常數(shù)，hSJh????3410626.6在推導(dǎo)時(shí)，普朗克作了如下假定：黑體是由帶電的諧振子組成，對于頻率為的諧振子，其能量只能是的整數(shù)倍，即：??h?nhEn?當(dāng)振子的狀態(tài)