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周世勋量子力学课件第1章.pdf

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第一章 量子力学的实验基础 本章基本要求 1 了解经典物理学遇到的困难 2 理解和掌握波粒二象性 §1.1 光的波粒二象性 一 19 世纪后期经典物理学的辉煌 1 牛顿(1642-1727) 力学 200年发展 模型: (1665-1685) 引力作用和三大定律 描述宏观物体的运动和作用: 地球上 物体运动力动量能量 交换等 天体运动 预言和发现海王星 天-地统一起来 第 1 次物理理论大统一 实验表明:牛顿力学工作得很好 2 电磁学的统一 Maxwell 1864 电磁学方程组 很好地解释了电磁现象 预言存在电磁波 赫兹1888年发现了电磁波 证实了麦克斯韦的预言 第2次物理理论的统一:电磁光 3 热力学和统计物理学形成系统理 论框架 解释了许多热学现象 4 物质构造 原子分子论的建立 • 道尔顿 原子学说 1807 肯定原子存在 • 阿佛加德罗 分子假说 1811 • 门捷列夫元素周期律 1869 对化学一次综合 • 光谱分析精确地指明化学元素名称 5 19世纪末物理学 • 辉煌篇章:牛顿力学和电磁学都已得到圆满的说 明,热学现象已有热力学定律予以说明,物质构造 确认了“基本砖块”-原子;物理学上两次大的综合 和统一,使古典物理学显示出形式上的完整。 • 陶醉 :把物理学誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和 动人心弦美丽的庙宇”,科学大厦即将竣工,剩下的 只是将已经建立起来的原理用于解释自然界种种现 象,测准一些物理学常数(小数点后第6位)或把一 些定律进行实际的应用。 6 问题与局限 19世纪古典物理学发展到了顶峰,但是 1)晴空中仍有“两朵乌云”(开尔文勋爵语) :紫外灾难 以太飘移 2 )世纪末的新发现使古典物理学出现了“危机” 3 )实际上人类对自然界的认识仅限于宏观和低速, 对于微观和高速、原子内部和宇观不知或知之甚少! 乌云和危机导致了物理学创新,产生了新的理论! 事实上,物理学面临的不是危机,而是一场伟大的革命。 20世纪物理学两个划时代的里程碑 • 狭义相对论改变了牛顿力学的绝对时 空观,指明牛顿力学只适用于VC • 量子力学— 物体运动形式和规律的根本 变革.适用于微观世界和一定条件下的 某些宏观运动(极低温下的超导、超 流、Bose-Einstein凝聚等).量子力学是 历史上最成功、并且为实验精确检验了 的一个理论。 • 观测尺度和观测工具 26 27 10 -10 m -9 7 宏观 ( m ) 介观 ( ﹥10 m ) 宇观 (>10 m) 观测工具 -9 -15 微观(<10 m ~ 10 m 二 黑体辐射 普朗克能量子假设 1 黑体 黑体辐射 (1)热辐射 实验证明不同温度下物体能发出 不同的电磁波,这种能量按频率的分布随温度而不同 的电磁辐射叫做热辐射.
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