1、1量量 子子 力力 学学绪论绪论量子力学百年回顾量子力学百年回顾2 量子力学教程，曾谨言著，科学出版社（北京大学出版社）。参考教材：张永德，量子力学，科学出版社，2019年；苏汝铿，量子力学，高等教育出版社，2019年；周世勋，量子力学教程，高等教育出版社，2019年；3 1918年为确立量子论作出巨大贡献4 1929年电子的波动性5 1933年 创立波动力学理论6 1932年在量子力学方面的贡献7 1945年泡利不相容原理8 1933年狄拉克方程和空穴理论9一一 经典物理学的困难经典物理学的困难 二二 量子论的诞生量子论的诞生 三三 实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性10(一）经典物理
2、学的成功一）经典物理学的成功 1919世纪末，物理学理论在当时看来已经发展到相当完世纪末，物理学理论在当时看来已经发展到相当完善的阶段。主要表现在以下两个方面：善的阶段。主要表现在以下两个方面：(1)应用牛顿方程成功的讨论了从天体到地上各应用牛顿方程成功的讨论了从天体到地上各种尺度的力学客体的运动，将其用于分子运动上，种尺度的力学客体的运动，将其用于分子运动上，气体分子运动论，取得有益的结果。气体分子运动论，取得有益的结果。18971897年汤姆年汤姆森发现了电子，这个发现表明电子的行为类似于森发现了电子，这个发现表明电子的行为类似于一个牛顿粒子。一个牛顿粒子。11(2)(2)光的波动性在光的
3、波动性在18031803年由杨的衍射实验有力揭年由杨的衍射实验有力揭示出来，麦克斯韦在示出来，麦克斯韦在18641864年发现的光和电磁现象之年发现的光和电磁现象之间的联系把光的波动性置于更加坚实的基础之上。间的联系把光的波动性置于更加坚实的基础之上。12两团”乌云1、电动力学中的、电动力学中的“以太以太”。当时人们认为电。当时人们认为电磁场依托于一种固体物质，即磁场依托于一种固体物质，即“以太以太”，电，电磁场描述的是磁场描述的是“以太以太”的应力。的应力。问题：为什么天体能无摩擦地穿行于“以太”之中？为什么人们无法通过实验测出“以太”本身的运动速度？2、物体的比热，即观测到的物体比热总是、
4、物体的比热，即观测到的物体比热总是低于经典物理学中能量均匀定理给出的值。低于经典物理学中能量均匀定理给出的值。13量子理论的突破，体现在以下三个问题量子理论的突破，体现在以下三个问题 （1 1）黑体辐射问题）黑体辐射问题 （2 2）氢原子光谱）氢原子光谱 （3 3）原子结构模型）原子结构模型14黑体辐射黑体：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15黑体辐射实验事实：黑体辐射实验事实：辐射热平衡状态辐射热平衡状态:处处于某一温度于某一温度 T T 下的腔壁，下的腔壁，单位面积所发射出的辐单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等
5、时，辐射达射能量相等时，辐射达到到热平衡状态热平衡状态。热平衡时，空腔辐射的能量密度，与辐射的波热平衡时，空腔辐射的能量密度，与辐射的波长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温长的分布曲线，其形状和位置只与黑体的绝对温度度 T T 有关有关,而与黑体的而与黑体的形状形状和和材料材料无关无关。实 验 曲 线16 结论结论:在短波（高频）在短波（高频）部分与实验符合得很好，部分与实验符合得很好，但长波（低频）部分与但长波（低频）部分与实验实验则明显不一致则明显不一致。18961896年年,维恩根据经典热力学得出：维恩根据经典热力学得出：（1 1）维恩（）维恩（WeinWein德国物理学家）的解释
6、德国物理学家）的解释获得获得19111911年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖短波吻合好短波吻合好,长波段不一致长波段不一致(,)T 实验实验瑞利瑞利-金斯金斯维恩维恩T=1646kT=1646k17（2 2）瑞利瑞利金斯（金斯（Raileigh-JeansRaileigh-Jeans英国物理学家）的解释英国物理学家）的解释 结论结论:在长波（低频）在长波（低频）部分与实验符合，短部分与实验符合，短波部分不符合。波部分不符合。1900 1900年年,瑞利和金斯用能量均分定理和电磁理论瑞利和金斯用能量均分定理和电磁理论(驻波法驻波法)得出：得出：kTdcd20308)(此外存在此外存在“紫外光的灾
7、难紫外光的灾难”T=1646kT=1646k(,)T 实验实验瑞利瑞利-金斯金斯维恩维恩(,)T dckTdE238)(18 基于能量子假设，基于能量子假设，PlanckPlanck利用统计物理推导出与利用统计物理推导出与实验符合得很好的实验符合得很好的黑体辐射公式黑体辐射公式PlanckPlanck公式：公式：1231TcedcdE191231TcedcdE分析：TcTcee221,（1）高频段TceTc21,02(2)低频段dckTcTdcedcdETc2323131812PR-JdecedcdETcTc2231311PW20 Planck公式如此简单，能在全波段与观测公式如此简单，能在全
8、波段与观测结果惊人地符合，其中必然包含一个非常重要，结果惊人地符合，其中必然包含一个非常重要，但尚未被人们揭示出来的科学原理但尚未被人们揭示出来的科学原理。两条假设：1 1）原子的性能和谐振子一样，以给定的频率）原子的性能和谐振子一样，以给定的频率 v v 振荡；振荡；2 2）黑体只能以）黑体只能以 E=hv E=hv 为能量单位不连续的发为能量单位不连续的发射和吸收辐射能量，而不是象经典理论所要求的射和吸收辐射能量，而不是象经典理论所要求的那样可以连续的发射和吸收辐射能量。那样可以连续的发射和吸收辐射能量。21 关于光电效应的实验结果关于光电效应的实验结果 光电效应即当一定频率的光照射到光电
9、效应即当一定频率的光照射到某些金属表面上时，金属面上会发某些金属表面上时，金属面上会发射出电子的现象。这种电子称为光射出电子的现象。这种电子称为光电子。实验结果表明它有下列重要电子。实验结果表明它有下列重要特征：特征：22 对于一定的金属，只有当对于一定的金属，只有当光的频率大于一定值光的频率大于一定值时，才有光电子发射出来时，才有光电子发射出来，如果光的频率低于这，如果光的频率低于这个值，则无论光的强度有多大，照射时间有多长，个值，则无论光的强度有多大，照射时间有多长，都没有光电子产生。都没有光电子产生。光电子能量只与光的光电子能量只与光的频率有关频率有关，而与光的，而与光的强度强度无关无关
10、，光的频率越高，光电子能量就越大；而光，光的频率越高，光电子能量就越大；而光的的强度只影响光电子的数目强度只影响光电子的数目，强度增大，光电子，强度增大，光电子数目就增多。数目就增多。当频率足够高的光照射到一定的金属表面上时，当频率足够高的光照射到一定的金属表面上时，光电子几乎是光电子几乎是立刻立刻（3109秒）射出的，而不秒）射出的，而不论光是多么弱。论光是多么弱。23光的波动理论能否解释光电效应呢？光的波动理论能否解释光电效应呢？以上三个特征都是以上三个特征都是与经典的波动理论相与经典的波动理论相矛盾矛盾的。因为，根据经典理论，一个光波的。因为，根据经典理论，一个光波就携带有正比与它的强度
11、的一定数量的能就携带有正比与它的强度的一定数量的能量，当它透入金属时，能够全部或部分地量，当它透入金属时，能够全部或部分地失去这些能量。这样的能量在金属终会逐失去这些能量。这样的能量在金属终会逐渐积累，最后集中在某些电子上，使它们渐积累，最后集中在某些电子上，使它们得以逃离金属，人们尽管可以设想出一种得以逃离金属，人们尽管可以设想出一种有待具体化的机制，使得一个电子在得到有待具体化的机制，使得一个电子在得到数量上等于数量上等于 hv 的能量之前无法逃离金属。的能量之前无法逃离金属。24 这种解释与微粒理论的本质上的区别这种解释与微粒理论的本质上的区别在于，金属中的能量积累是连续的和循序在于，金
12、属中的能量积累是连续的和循序渐进的。因此光电发射不应该是瞬时发生渐进的。因此光电发射不应该是瞬时发生的，而是只有在金属获得了能量的，而是只有在金属获得了能量hv之后才之后才能有电子发射能有电子发射。根据经典电磁波理论计算，。根据经典电磁波理论计算，强度为强度为 106瓦瓦/的光照射到金属钠上，需的光照射到金属钠上，需要大要大约约 107 秒（秒（115天）才能使金属钠中的天）才能使金属钠中的电子获得足够的能量而从表面上脱逸出来。电子获得足够的能量而从表面上脱逸出来。由此得出结论，由此得出结论，光的波动理论至少就光的波动理论至少就它的经典形式而言，说明光电效应是无能它的经典形式而言，说明光电效应
13、是无能为力的。为力的。2m25爱因斯坦的光量子论爱因斯坦的光量子论 1905年爱因斯坦在普朗克假设的基础之年爱因斯坦在普朗克假设的基础之上，进一步提出了光量子的概念，他认上，进一步提出了光量子的概念，他认为为光辐射本身就是一束光辐射本身就是一束能量为为 hv，速，速度为度为 c 的粒子，即光子的粒子，即光子，而每一个光子，而每一个光子的能量与辐射的频率的关系是的能量与辐射的频率的关系是:h(5)并根据狭义相对论以及光子以光速并根据狭义相对论以及光子以光速c 运动的事运动的事 实得出，光子的动量实得出，光子的动量 P 与能量与能量 E 有如下关系有如下关系:hcc26因此光子的动量因此光子的动量
14、P P与辐射的波长与辐射的波长 有下列关系有下列关系 h或者写成矢量形式：或者写成矢量形式：hhnnkc (6)式中式中n表示沿光子运动方向的单位矢量，表示沿光子运动方向的单位矢量，22knnc称为称为波矢波矢，341.0545 102h焦耳焦耳秒秒，是量子力是量子力学学 中的常用符号中的常用符号。/c27当采用了光的量子概念后，光电效应问题立即迎当采用了光的量子概念后，光电效应问题立即迎刃而解。当光量子射到金属表面时，一个光子的刃而解。当光量子射到金属表面时，一个光子的能量可能立即被一个电子吸收，电子从而获得能能量可能立即被一个电子吸收，电子从而获得能量量 hv。电子离开金属，还必须作一定的
15、功，其数。电子离开金属，还必须作一定的功，其数值等于电子在金属中的值等于电子在金属中的逸出功逸出功 A，所以观测到的所以观测到的电子总是具有完全确定的动能电子总是具有完全确定的动能 212mmvhA(7)式中式中 m是电子的质量，是电子的质量，vm 是电子脱出金属表面的是电子脱出金属表面的速度，速度，A即结合能，亦即电子脱出金属表面所需要即结合能，亦即电子脱出金属表面所需要作的功，又称脱出功。作的功，又称脱出功。28如果电子吸收的光子能量小如果电子吸收的光子能量小于于 W0，则电子不脱出金属，则电子不脱出金属表面，因而没有光电子产生。表面，因而没有光电子产生。光的频率决定了光子的能量，光的频率
16、决定了光子的能量，光的强度只决定光子的数目光的强度只决定光子的数目，光子多产生的光电子也多。光子多产生的光电子也多。这样经典理论所不能解释的这样经典理论所不能解释的光电效应就得到了说明。光电效应就得到了说明。实实验验完全证实了这个定量理论，完全证实了这个定量理论，同预期的一样，常数同预期的一样，常数 W0 是是被照射金属的一个特征常数，被照射金属的一个特征常数，至于常数至于常数 h 它与黑体辐射表它与黑体辐射表达式中的普朗克常数具有相达式中的普朗克常数具有相同的数值。同的数值。29 临界频率，当频率小于临界频率时无光电子溢出 光电子能量只与频率有关 光强只影响光电子数目30Thomson（18
17、96）发现电子后，曾经在（1904年）提出以下原子模型：正电荷均匀分布于原子中（原子半径正电荷均匀分布于原子中（原子半径10108 8cmcm）电子则以某种规则排列镶嵌其中。电子则以某种规则排列镶嵌其中。原子的正电荷以及几乎全部的质量集中在原子中心原子的正电荷以及几乎全部的质量集中在原子中心很小的区域内（很小的区域内（10101212cmcm），），“原子核原子核”电子则围绕原子核旋转电子则围绕原子核旋转。31Rutherford模型可以解释粒子的大角度偏转，但却遇到了两大难题：1 1）原子的大小。原子的大小。1919世纪统计物理学的研究表明，原子的世纪统计物理学的研究表明，原子的大小约为大小
18、约为10101010cmcm。在。在ThomsonThomson模型中，根据电子排列的模型中，根据电子排列的空间构形的稳定性，可以找到一个合适的特征长度。而空间构形的稳定性，可以找到一个合适的特征长度。而RutherfordRutherford模型，却找不到一个合适的特征长度模型，却找不到一个合适的特征长度。2 2）原子的稳定性。电子围绕原子核旋转的运动是加速）原子的稳定性。电子围绕原子核旋转的运动是加速运动。根据经典电动力学，电子将不断辐射能量而减运动。根据经典电动力学，电子将不断辐射能量而减速，轨道半径会不断缩小，最后将掉到原子核上，原速，轨道半径会不断缩小，最后将掉到原子核上，原子随之坍
19、塌。原子稳定存在。子随之坍塌。原子稳定存在。mmcmerec10152210108.232 1912年丹麦年轻的物理学家（Bohr）来到Rutherford实验室，被这些矛盾深深吸引。他深刻地认识到，在原子世界上必须背离经典电动力学，采用新的观念。他相信量子h是解决原子结构问题的关键，将h引入到Rutherford模型中。memae10221053.0Bohr半径在解决原子稳定性问题时，在解决原子稳定性问题时，Bohr有机会了解到原子有机会了解到原子线状光谱的规律，发现了原子光谱与原子结构间的线状光谱的规律，发现了原子光谱与原子结构间的本质联系。本质联系。33n氢原子光谱有许多分立谱线组成，这
20、是很早就发现了的。n1885年瑞士巴尔末发现紫外光附近的一个线系，并得出氢原子谱线的经验公式是：是是光光速速。常常数数是是氢氢的的其其中中CRydbergmRnnCRHH,1009677576.1,5,4,31211722 这就是著名的这就是著名的巴尔末公式巴尔末公式（BalmerBalmer）。以后又发现了一）。以后又发现了一系列线系，它们都可以用下面公式表示：系列线系，它们都可以用下面公式表示：mnnmCRH 2211 34 20世纪初，世纪初，F.Paschen(1908年年)、F.S.Brackett(1922年年)、H.A.Pfund(1924年年)等在红外区等在红外区,Lyman(
21、1916年年)在远紫外区发现的几组谱线，都可用下列一在远紫外区发现的几组谱线，都可用下列一般公式表示般公式表示:122121111111234系系系Rnnnnnnnn 2(),Lyman ,Bal mer ,Paschen ,Brackett 15系系n ,Pfund 35 Balmer已将当时已知的可见区已将当时已知的可见区14条氢谱线总结条氢谱线总结成经验公式（后被成经验公式（后被J.R.Rydberg表示成如下的波数表示成如下的波数形式）形式）,并正确地推断该式可推广之并正确地推断该式可推广之(式中式中n1、n2均均为正整数为正整数):3637问题：1、原子光谱为什么不是连续分布而是呈分
22、立的线状光谱？2、原子线状光谱产生的机制是什么？为什么有这么简单的规律？3、光谱线公式中能用整数作参数来表示这一事实启发我们思考：怎样的发光机制才能认为原子的状态可以用包含整数值的量来描写？38Bohr的量子论的量子论A A）原子能够，而且只能够稳定地存在于分立的能量相）原子能够，而且只能够稳定地存在于分立的能量相应地一系列状态中，这些状态称为定态。因此，原子应地一系列状态中，这些状态称为定态。因此，原子能量的任何变化，包括吸收或发射电磁辐射，都只能能量的任何变化，包括吸收或发射电磁辐射，都只能在两个定态之间以跃迁的方式进行。在两个定态之间以跃迁的方式进行。B B）原子在两个定态之间跃迁时，发
23、射或吸收的电磁）原子在两个定态之间跃迁时，发射或吸收的电磁辐射的频率由下式给出：辐射的频率由下式给出：hEEmnmn)(其包含了其包含了两个核心思想：两个核心思想：一、原子具有离散能量的定态概念；一、原子具有离散能量的定态概念；二、两个定态之间的量子跃迁概念和频率条件。二、两个定态之间的量子跃迁概念和频率条件。频率条件频率条件39当然，仅仅根据当然，仅仅根据BohrBohr的两条基本假设，还不能把原子的两条基本假设，还不能把原子的分立能级定量地确定下来。的分立能级定量地确定下来。BohrBohr处理问题的指导思处理问题的指导思想是想是对应原理，即大量子数极限下，量子体系的行为对应原理，即大量子
24、数极限下，量子体系的行为应该趋于与经典体系相同。应该趋于与经典体系相同。解决了氢原子能级和角动解决了氢原子能级和角动量量子化条件。量量子化条件。局限性 不能证明较复杂的原子甚至比氢稍微复杂的氦原子的光谱；2.不能给出光谱的谱线强度（相对强度）；3.Bohr 只能处理周期运动，不能处理非束缚态问题，如散射问题。4.从理论上讲，能量量子化概念与经典力学不相容。多少带有人为的性质，其物理本质还不清楚。.,321 222242242nnJnmenhmeEn40量子力学理论本身是在19231927年这段时间中建立起来的。矩阵力学波动力学等效的理论矩阵力学的提出与Bohr 早期量子论有密切的关系。Heis
25、enberg特别强调任何物理理论中只应出现可以观测的物理量，继承了早期量子论中合理的内核，如原子的分立能级、量子跃迁和频率条件等概念。抛弃了没有实验根据的传统概念，例如粒子的绝对抛弃了没有实验根据的传统概念，例如粒子的绝对精确轨道的概念。以电子轨道举例。精确轨道的概念。以电子轨道举例。41波动力学与早期量子论的关系，也极为密切。波动力学来源与de Broglie的物质波的思想。假定：波动粒子两重性是微观客体的普遍性质。实物粒子与光子一样，具有波动粒子两重性。E=h E=h =E/h =E/h P=h/P=h/=h/p =h/p 该关系称为该关系称为de.Brogliede.Broglie关系。
26、关系。42,3,2,12 nnr 为了克服为了克服 Bohr Bohr 理论带有人为性质的缺陷，理论带有人为性质的缺陷，de Brogliede Broglie 把原子定态与驻波联系起来，即把粒子能量量子化问题和把原子定态与驻波联系起来，即把粒子能量量子化问题和有限空间中驻波的波长（或频率）的分立性联系起来。有限空间中驻波的波长（或频率）的分立性联系起来。例如：例如：氢原子中作氢原子中作稳定圆周运动的电稳定圆周运动的电子相应的驻波示意子相应的驻波示意图图要求圆周长是要求圆周长是波长的整数倍波长的整数倍于是角动量：于是角动量：,3,2,1nnrpJ hp de Broglie de Brogli
27、e 关系关系rnrnhnrh 22r代代入入43Q：实物粒子是波，为什么长期人们把它们看成是经典粒子，却并没有犯什么错误？以人类对光的本性的认识为例。17世纪Newton光的微粒说光的微粒说占统治地位；19世纪，光的干涉、衍射实验成功，光的波动性确认。光的针孔成像 0.1mm波长波长（400700nm）圆孔衍射射 a接近波长接近波长De Broglie 物质波 h很小在宏观世界，物质粒子波长很短，波动性不明显；在原子世界中，物质粒子的波动性就会表现出来。441.物质粒子既然是波，为什么人们在过去长物质粒子既然是波，为什么人们在过去长期实践中把它们看成经典粒子，却并没有期实践中把它们看成经典粒子
28、，却并没有犯什么错误呢？犯什么错误呢？为此，回忆人类对光的认为此，回忆人类对光的认识的发展是有意义的。识的发展是有意义的。17世纪牛顿认为光世纪牛顿认为光由由微粒微粒组成，并作直线传播。直到组成，并作直线传播。直到19世纪世纪肯定了光的干涉与衍射现象之后，光的肯定了光的干涉与衍射现象之后，光的波波动性动性才为人们确认，而光的干涉和衍射现才为人们确认，而光的干涉和衍射现象只有当象只有当仪器的特征长度与光波长可相比仪器的特征长度与光波长可相比拟拟的情况下才明显。的情况下才明显。45 例如，光的针孔成像可以用光的直线传例如，光的针孔成像可以用光的直线传播加以说明，因平常所谓的播加以说明，因平常所谓的
29、“针孔针孔”，其大小（其大小（10-2 厘米）比可见光的波长厘米）比可见光的波长（40007000 埃埃 10-4 厘米）仍然厘米）仍然大很多。但当针孔半径大很多。但当针孔半径a不断缩小，在不断缩小，在a 时，针孔成像将不复存在，此时时，针孔成像将不复存在，此时将出现圆孔衍射花样。将出现圆孔衍射花样。这时用几何光学这时用几何光学来处理就不恰当，来处理就不恰当，而波动光学就成为必而波动光学就成为必需的了。需的了。462.物质粒子的波动性与光有相似之处。物质粒子的波动性与光有相似之处。当当物质粒子在某种尺度的空间范围内运动物质粒子在某种尺度的空间范围内运动时，时，如相应的物质波波长远小于其空间如相
30、应的物质波波长远小于其空间尺度尺度，其波动性是不会表现出来的，而其波动性是不会表现出来的，而粒子性是矛盾的主要方面粒子性是矛盾的主要方面，所以用经典，所以用经典力学来处理是恰当的。力学来处理是恰当的。反之反之，如波长接如波长接近或大于物质粒子运动的空间尺度近或大于物质粒子运动的空间尺度，则则波动性表现为粒子运动规律的主要方面波动性表现为粒子运动规律的主要方面，这时必须用量子力学来处理粒子的运动。这时必须用量子力学来处理粒子的运动。47 例如，质量为例如，质量为60克，运动速度为克，运动速度为 103 米米/秒秒 的子弹，其德布罗意波长的的子弹，其德布罗意波长的数量级数量级为为 10-35 厘米
31、厘米。这么小的波长，只能在。这么小的波长，只能在 10-35 厘米厘米 数量级的缝隙中才能观察衍射效应。当然，数量级的缝隙中才能观察衍射效应。当然，要将子弹打入这么小的缝隙是不可能的。要将子弹打入这么小的缝隙是不可能的。因此也不可能观察到衍射现象。所以用经因此也不可能观察到衍射现象。所以用经典力学描述子弹的运动是正确的。典力学描述子弹的运动是正确的。483.但是到了原子世界中（但是到了原子世界中（原子大小原子大小0.1nm），物质粒子的波动性便会明显表），物质粒子的波动性便会明显表现出来，此时经典力学就无能为力了，正现出来，此时经典力学就无能为力了，正如几何光学不能用来处理光的干涉与衍射如几何
32、光学不能用来处理光的干涉与衍射现象一样。因此，处理原子世界中粒子运现象一样。因此，处理原子世界中粒子运动，就需要一种新的力学规律动，就需要一种新的力学规律波动力波动力学学。这个问题是薛定谔在。这个问题是薛定谔在1926年解决的。年解决的。物质微粒的波长物质微粒的波长 电子波长电子波长 （相当于声速）（相当于声速）氧原子氧原子 DNA分子分子 101010.441049量子力学是现代技术的基础量子力学是现代技术的基础 1.材料学科：材料学科：超导材料、纳米材料、电子和光电子超导材料、纳米材料、电子和光电子材料等材料等 2.量子信息和量子计算、量子通信量子信息和量子计算、量子通信 3.化学、生物学
33、化学、生物学 4.经济、哲学经济、哲学50 尽管量子力学是为描述远离我们的日尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活影响无比巨大。没有量它对我们日常生活影响无比巨大。没有量子力学作为工作，就没有化学、生物、医子力学作为工作，就没有化学、生物、医学及其他每一个关键学科的引人入胜的进学及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代，量子理论的发展我们带入了计算机时代，量
34、子理论的发展和应用必将给我们生活带来更大变化。和应用必将给我们生活带来更大变化。51 量子力学是一小撮年轻的物理学家花三年时间创量子力学是一小撮年轻的物理学家花三年时间创立的，量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理立的，量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。但量子理论也深深困扰论，是科学史上最成功的理论。但量子理论也深深困扰它的创立者，到今天关于量子理论的基础和基本阐述仍它的创立者，到今天关于量子理论的基础和基本阐述仍不令人满意！不令人满意！量子理论的主要创立者都是年轻人，量子理论的主要创立者都是年轻人，1925年泡利年泡利25岁，海森堡和费米岁，海森堡和费
35、米24岁，狄拉克和约当岁，狄拉克和约当23岁，岁，Schrodinger，36岁，算是大器晚成，玻尔和玻恩岁，算是大器晚成，玻尔和玻恩稍大一些，但他们贡献主要是阐述性的。到现在为止，稍大一些，但他们贡献主要是阐述性的。到现在为止，从事量子理论和实验研究而获得诺贝尔奖有从事量子理论和实验研究而获得诺贝尔奖有12人之多，人之多，量子理论不是个人成果，是集体智慧的结晶，它的诞生量子理论不是个人成果，是集体智慧的结晶，它的诞生和发展为人类留下了宝贵财富，以后将继续影响我们的和发展为人类留下了宝贵财富，以后将继续影响我们的生活。生活。52 学习量子力学，其困难在于我们在学习量子力学，其困难在于我们在 接
36、受它时：接受它时：a.a.发现它与我们熟悉的经典物理学中的发现它与我们熟悉的经典物理学中的 习惯或概念不一致；习惯或概念不一致；b.b.量子力学中的新的物理概念不是直观量子力学中的新的物理概念不是直观 的；的；c.c.处理问题时，与经典物理学在手法上处理问题时，与经典物理学在手法上 截然不同。它的重要性在状态，算符截然不同。它的重要性在状态，算符 和演化。和演化。量子力学的学习量子力学的学习53 所以，我们强调所以，我们强调 a.掌握实验事实，及它给我们的启示，掌握实验事实，及它给我们的启示，不直接与主观经验联系，不先入为主；不直接与主观经验联系，不先入为主；b.掌握和理解量子力学的基本概念。
37、新掌握和理解量子力学的基本概念。新 的概念的依据和特点，新在什么地方，的概念的依据和特点，新在什么地方，如何理解；如何理解；c.掌握理论中建立的方程和所用的数学掌握理论中建立的方程和所用的数学 方法以及处理它们的思路和步骤。方法以及处理它们的思路和步骤。54 d.认真听讲，及时复习，不要指望搞突击；认真听讲，及时复习，不要指望搞突击；e.认真完成作业；量子力学是一门理论认真完成作业；量子力学是一门理论性强的学科，不做作业肯定学不好；性强的学科，不做作业肯定学不好；f.勤于思考，量子力学不同其它课程，它勤于思考，量子力学不同其它课程，它的思想和解决问题方法不同于其它课程，的思想和解决问题方法不同
38、于其它课程，不认真思考是不可能懂得的；不认真思考是不可能懂得的；g.不要指望靠自学来学好量子力学。不要指望靠自学来学好量子力学。55 1.掌握普朗克解释黑体辐射三假设：掌握普朗克解释黑体辐射三假设：（1）辐射假设（）辐射假设（2）“能量子能量子”假设（假设（3）发射和吸收电磁波假设发射和吸收电磁波假设 212mmvhA 2.掌握爱因斯坦解释光电效应的光量子理掌握爱因斯坦解释光电效应的光量子理论光电效应方程论光电效应方程 3.记住电子的康普顿波长记住电子的康普顿波长o202.43 10Aehm c56 4.掌握玻尔解释原子结构三假设：掌握玻尔解释原子结构三假设：（1）定态假设（）定态假设（2）跃迁假设（）跃迁假设（3）角动量）角动量量子化假设量子化假设 hp 5.掌握德布罗意物质波波长计算掌握德布罗意物质波波长计算
