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1、复旦量子力学讲义第一章量子论基础 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章 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
2、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Wien位移：mT=0.289810-2 mK1.1 经典物理学的困难1.1 经典物理学的困难Stefan-Boltzmann定律 u=T41.1 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
3、 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 Formulae1.1 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 Formulae1.1 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
4、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关系光量子和Planck-Einstein关系=cpp=hk/2,k=2/Planck假定=h相对论质能关系2=m2c4+p2c21.2 光量子和Planc
5、k-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Planck-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
6、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波本章小结本章小结