量子力学教程绪论优秀PPT.ppt

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1、教材量子力学教程，曾谨言著，科学出版社（北京高校出版社）。参考教材：张永德，量子力学，科学出版社，2002年；苏汝铿，量子力学，高等教化出版社，2002年；周世勋，量子力学教程，高等教化出版社，2004年；1普朗克MAX PLANCK(1858-1947)1918年为确立量子论作出巨大贡献2德布罗意LOUIS DE BROGLIE(1892-1987)1929年电子的波动性3薛定谔ERWIN SCHRODINGER(1887-1961)1933年 创立波动力学理论4海森堡WERNER HEISENBERG(1901-1976)1932年在量子力学方面的贡献5泡利WOLFGANG PAULI(1

2、900-1958)1945年泡利不相容原理6狄拉克PAUL DIRAC(1902-1984)1933年狄拉克方程和空穴理论7一一 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81 经典物理学的困难(一）经典物理学的成功一）经典物理学的成功 1919世世纪纪末末，物物理理学学理理论论在在当当时时看看来来已已经经发发展展到到相相当当完完善善的的阶阶段段。主要表现在以下两个方面：主要表现在以下两个方面：(1)应用牛顿方程成功的探讨了从天体到地上各应用牛顿方程成功的探讨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

3、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。1897年汤姆年汤姆森发觉了电子，这个发觉表明电子的行为类似于森发觉了电子，这个发觉表明电子的行为类似于一个牛顿粒子。一个牛顿粒子。9(2)(2)光的波动性在光的波动性在18031803年由杨的衍射试验有力揭年由杨的衍射试验有力揭示出来，麦克斯韦在示出来，麦克斯韦在18641864年发觉的光和电磁现象之年发觉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。10两团”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

4、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试验测出“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低、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匀整定理给出的值。于经典物理学中能量匀整定理给出的值。（二）（二）经典物理学的困典物理学的困难11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2

5、量子论的诞生12黑体辐射黑体：吸取系数为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黑体辐射13黑体辐射试验事实：黑体辐射试验事实：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，单位面积所放射出的辐单位面积所放射出的辐射能量和它所吸取的辐射能量和它所吸取的辐射能量相等时，辐射达射能量相等时，辐射达到热平衡状态。到热平衡状态。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，其形态和位置只与黑体的确定温长的分布曲线，其形态和位置只与黑体的确定温度度 T T 有关有关,而与黑体的形态和材料无关。

6、而与黑体的形态和材料无关。实 验 曲 线14 结论结论:在短波（高频）部分与在短波（高频）部分与试验符合得很好，但长波（低频）试验符合得很好，但长波（低频）部分与试验则明显不一样。部分与试验则明显不一样。1896 1896年年,维恩依据经典热力学得出：维恩依据经典热力学得出：（1 1）维恩（）维恩（WeinWein德国物理学家）的说明德国物理学家）的说明获得获得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实验实验瑞利瑞利-金斯金斯维恩维恩T=1646kT=1646k15（2 2）瑞瑞利利金金斯斯（R Ra ai il le ei ig gh h

7、-J Je ea an ns s英英国国物物理理学学家家）的的说说明明 结论:在长波（低频）部分与试验符合，短波部分不符合。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：此外存在此外存在“紫外光的灾难紫外光的灾难”T=1646kT=1646k实验实验瑞利瑞利-金斯金斯维恩维恩16 基于能量子假设，Planck利用统计物理推导出与试验符合得很好的黑体辐射公式Planck公式：17分析：（1）高频段(2)低频段PR-JPW18 Planck公式如此简洁，能在全波段与观测结果惊人地符合，其中必定包含一个特别重要，但尚未被人们揭

8、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放为能量单位不连续的放射和吸取辐射能量，而不是象经典理论所要求的射和吸取辐射能量，而不是象经典理论所要求的那样可以连续的放射和吸取辐射能量。那样可以连续的放射和吸取辐射能量。19关于光电效应的试验结果关于光电效应的试验结果 光电效应即当确定频率的光电效应即当确定频率的光照射到某些金属表面上时，光照射到某些金属表面上时，金属面上会放射出电子的现金属面上会放射出电子的现象。这种电子称为光电子。象。这

9、种电子称为光电子。试验结果表明它有下列重要试验结果表明它有下列重要特征：特征：20 对于确定的金属，只有当光的频率大于确定值对于确定的金属，只有当光的频率大于确定值时，才有光电子放射出来，假如光的频率低于这时，才有光电子放射出来，假如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频率有关，而与光的强度光电子能量只与光的频率有关，而与光的强度无关，光的频率越高，光电子能量就越大；而光无关，光的频率越高，光电子能量就越大；而光的强度只影响光电子的数目，强度增大，光电子的强度只影响光电子的数

10、目，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确定的金属表面上时，当频率足够高的光照射到确定的金属表面上时，光电子几乎是马上（光电子几乎是马上（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。21光的波动理论能否说明光电效应呢？光的波动理论能否说明光电效应呢？以上三个特征都是与经典的波动理以上三个特征都是与经典的波动理论相冲突的。因为，依据经典理论，论相冲突的。因为，依据经典理论，一个光波就携带有正比与它的强度的一个光波就携带有正比与它的强度的确定数量的能量，当它透入金属时，确定数量的能量，当它透入金属时，能够全部或部分地失去这些能量。这能够全部或部分地

11、失去这些能量。这样的能量在金属终会渐渐积累，最终样的能量在金属终会渐渐积累，最终集中在某些电子上，使它们得以逃离集中在某些电子上，使它们得以逃离金属，人们尽管可以设想出一种有待金属，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的能量之前无法逃离金属。属。22 这种说明与微粒理论的本质上的区分在这种说明与微粒理论的本质上的区分在于，金属中的能量积累是连续的和按部就班于，金属中的能量积累是连续的和按部就班的。因此光电放射不应当是瞬时发生的，而的。因此光电放射不应当是瞬时发生的，而是只有在金属获得了能量是只

12、有在金属获得了能量hv之后才能有电之后才能有电子放射。依据经典电磁波理论计算，强度为子放射。依据经典电磁波理论计算，强度为 106瓦瓦/的光照射到金属钠上，须要大的光照射到金属钠上，须要大约约 107 秒（秒（115天）才能使金属钠中的电天）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。子获得足够的能量而从表面上脱逸出来。由此得出结论，光的波动理论至少就它由此得出结论，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为力的经典形式而言，说明光电效应是无能为力的。的。23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

13、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，速度，速度为为 c 的粒子，即光子的粒子，即光子，而每一个光子的，而每一个光子的能量与辐射的频率的关系是能量与辐射的频率的关系是:(5)并依据狭义相对论以及光子以光速并依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:24因此光子的因此光子的动动量量P P与与辐辐射的波射的波长长 有下列关系有下列关系 或者写成矢量形式：或者写成矢量形式：(6)式中式中表示沿光子运表示沿光子运动动方向的方向的单单位

14、矢量，位矢量，称为称为波矢波矢，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。25当接受了光的量子概念后，光电效应问题马上迎当接受了光的量子概念后，光电效应问题马上迎刃而解。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马上被一个电子吸取，电子从而获得能能量可能马上被一个电子吸取，电子从而获得能量量 hv。电子离开金属，还必需作确定的功，其数。电子离开金属，还必需作确定的功，其数值等于电子在金属中的逸出功值等于电子在金属中的逸出功 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(7)式中式中 m是电子的质量

15、，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须要即结合能，亦即电子脱出金属表面所须要作的功，又称脱出功。作的功，又称脱出功。26假如电子吸取的光子能量小假如电子吸取的光子能量小于于 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。光的频率确定了光子的能量，光的频率确定了光子的能量，光的强度只确定光子的数目，光的强度只确定光子的数目，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说明的这样经典理论所不能说明的光电效应就得到了说明。试光电效应就得到了说明。试验完全证明白这

16、个定量理论，验完全证明白这个定量理论，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。27光电效应光电效应临界频率，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28Thomson（1896）发觉电子后，曾经在（1904年）提出以下原子模型：正电荷匀整分布于原子中（原子半径正电荷匀整分布于原子中（原子半径10108cm8cm）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

17、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。原子结构及氢原子光谱原子结构及氢原子光谱29Rutherford模型可以说明粒子的大角度偏转，但却遇到了两大难题：1 1）原子的大小。）原子的大小。1919世纪统计物理学的探讨表明，原子的大小约为世纪统计物理学的探讨表明，原子的大小约为101010cm10cm。在。在ThomsonThomson模型中，依据电子排列的空间构形的稳定性，模型中，依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。而可

18、以找到一个合适的特征长度。而RutherfordRutherford模型，却找不到一个模型，却找不到一个合适的特征长度。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。依据经典电动力学，电子将不断辐射能量而减速运动。依据经典电动力学，电子将不断辐射能量而减速，轨道半径会不断缩小，最终将掉到原子核上，原子随，轨道半径会不断缩小，最终将掉到原子核上，原子随之坍塌。原子稳定存在。之坍塌。原子稳定存在。30 1912年丹麦年轻的物理学家（Bohr）来到Rutherford试验室，被这些冲突深深吸引。他深刻地相识到，在原子世界上必需

19、背离经典电动力学，接受新的观念。他信任量子h是解决原子结构问题的关键，将h引入到Rutherford模型中。Bohr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，发觉了原子光谱与原子结构间的线状光谱的规律，发觉了原子光谱与原子结构间的本质联系。本质联系。31n氢原子光谱有很多分立谱线组成，这是很早就发觉了的。n1885年瑞士巴尔末发觉紫外光旁边的一个线系，并得出氢原子谱线的阅历公式是：这就是著名的巴尔末公式（这就是著名的巴尔末公式（BalmerBalmer）。以后又发觉了一系）。以后又发觉了一系列线系，它们都可以用下面公式表示：列线

20、系，它们都可以用下面公式表示：32 20世世 纪纪 初初，F.Paschen(1908年年)、F.S.Brackett(1922年年)、H.A.Pfund(1924年年)等等在在红红外外区区,Lyman(1916年年)在在远远紫紫外外区区发发觉觉的的几几组组谱谱线线，都都可可用用下下列列一一般公式表示般公式表示:33 Balmer已已将将当当时时已已知知的的可可见见区区14条条氢氢谱谱线线总总结结成成阅阅历历公公式式（后后被被J.R.Rydberg表表示示成成如如下下的的波波数数形形式式）,并并正正确确地地推推断断该该式式可可推推广广之之(式式中中n1、n2均为正整数均为正整数):34 原子光

21、谱35问题：1、原子光谱为什么不是连续分布而是呈分立的线状光谱？2、原子线状光谱产生的机制是什么？为什么有这么简洁的规律？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索：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？36Bohr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，原子能量的任何变更，包括吸取或放射电磁辐射，都只能能量的任何变更，包括吸取或放射电磁辐射，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

22、迁的方式进行。B B）原子在两个定态之间跃迁时，放射或吸取的电磁辐）原子在两个定态之间跃迁时，放射或吸取的电磁辐射的频率由下式给出：射的频率由下式给出：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37当然，仅仅依据当然，仅仅依据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对应原理，即大量子数极限下，量子

23、体系的行为想是对应原理，即大量子数极限下，量子体系的行为应当趋于与经典体系相同。解决了氢原子能级和角动应当趋于与经典体系相同。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1.不能证明较困难的原子甚至比氢略微困难的氦原子的光谱；2.2.不能给出光谱的谱线强度（相对强度）；3.3.Bohr 只能处理周期运动，不能处理非束缚态问题，如散射问题。4.4.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，其物理本质还不清晰。383 3 实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性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B

24、ohr 早期量子论有亲密的关系。Heisenberg特殊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。抛弃了没有试验依据的传统概念，例如粒子的确定精抛弃了没有试验依据的传统概念，例如粒子的确定精确轨道的概念。以电子轨道举例。确轨道的概念。以电子轨道举例。39波动力学与早期量子论的关系，也极为亲密。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。假定：与确定能量假定：与确定能量假定：与确定能量假定：与确定能量 E E 和动量和动量和动量和动量

25、 p p 的实物粒子相联系的波的实物粒子相联系的波的实物粒子相联系的波的实物粒子相联系的波（他称之为（他称之为（他称之为（他称之为“物质波物质波物质波物质波”）的频率和波长分别为：）的频率和波长分别为：）的频率和波长分别为：）的频率和波长分别为：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。关系。40驻波条件波条件为了克服为了克服 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

26、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：de Broglie de Broglie 关系关系r代代入入41Q：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相识为例。17世纪Newton光的微粒说占统治地位；19世纪，光的干涉、衍射试验成功，光的波动性确认。光的针孔成像 0.1mm波长波长（4

27、00700nm）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。42 关于物质波的几点探讨 1.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，却并没有犯什么错误呢？为此，回忆人类对光的相犯什么错误呢？为此，回忆人类对光的相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微粒组成，并作直线传播。直到由微粒组成，并作直线传播。直到19世纪世纪确定了光的干涉与衍射现象之后，光的波确

28、定了光的干涉与衍射现象之后，光的波动性才为人们确认，而光的干涉和衍射现动性才为人们确认，而光的干涉和衍射现象只有当仪器的特征长度与光波长可相比象只有当仪器的特征长度与光波长可相比拟的状况下才明显。拟的状况下才明显。43 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“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）仍厘米）仍旧大很多。但当针孔半径旧大很多。但当针孔半径a不断缩小，不断缩小，在在a 时，针孔成像将不复存在，此时，针孔成像将不复存在，此时将出

29、现圆孔衍射花样。这时用几何光时将出现圆孔衍射花样。这时用几何光学来处理就不恰当，而波动光学就成为学来处理就不恰当，而波动光学就成为必需的了。必需的了。442.物质粒子的波动性与光有相像之处。当物质粒子的波动性与光有相像之处。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，如相应的物质波波长远小于其空间时，如相应的物质波波长远小于其空间尺度，其波动性是不会表现出来的，而尺度，其波动性是不会表现出来的，而粒子性是冲突的主要方面，所以用经典粒子性是冲突的主要方面，所以用经典力学来处理是恰当的。反之，如波长接力学来处理是恰当的。反之，如波长接近或大于物质粒子运动的空间尺度，则

30、近或大于物质粒子运动的空间尺度，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，这时必需用量子力学来处理粒子的运动。这时必需用量子力学来处理粒子的运动。45 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 的子的子弹，其德布罗意波长的数量级为弹，其德布罗意波长的数量级为 10-35 厘米厘米。这么小的波长，只能在这么小的波长，只能在 10-35 厘米厘米 数量级的缝数量级的缝隙中才能视察衍射效应。当然，要将子弹打入隙中才能视察衍射效应。当然，要将子弹打入这么小的缝隙是不行能的。因此也不行能视察这么小的缝隙是不行能的。因此也不行能视察到衍射

31、现象。所以用经典力学描述子弹的运动到衍射现象。所以用经典力学描述子弹的运动是正确的。是正确的。463.但是到了原子世界中（原子大小但是到了原子世界中（原子大小0.1nm），物），物质粒子的波动性便会明显表现出来，此时经典力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，正如几何光学不能用来处理光学就无能为力了，正如几何光学不能用来处理光的干涉与衍射现象一样。因此，处理原子世界中的干涉与衍射现象一样。因此，处理原子世界中粒子运动，就须要一种新的力学规律粒子运动，就须要一种新的力学规律波动力波动力学。这个问题是薛定谔在学。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

32、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 47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、生物学化学、生物学 4.经济、哲学经济、哲学48 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阅历的抽象原子世界而创立的，但常生活阅历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、

33、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，量子理论的发展和应用必将给我们生活带来更大变更。和应用必将给我们生活带来更大变更。49 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试验检验的理立的，量子理论是科学史上能最精确地被试验检验的理论，是科学史上

34、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，到今日关于量子理论的基础和基本阐述仍它的创立者，到今日关于量子理论的基础和基本阐述仍不令人满足！不令人满足！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，玻尔和玻恩稍岁，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，从大一些，但他们贡献主要是阐述性的。到现在为止，从事量子理论和试验探讨而获得诺贝尔奖有事量子理论

35、和试验探讨而获得诺贝尔奖有12人之多，人之多，量子理论不是个人成果，是集体才智的结晶，它的诞生量子理论不是个人成果，是集体才智的结晶，它的诞生和发展为人类留下了珍贵财宝，以后将接着影响我们的和发展为人类留下了珍贵财宝，以后将接着影响我们的生活。生活。50 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 接受它时：接受它时：a.发觉它与我们熟悉的经典物理学中的发觉它与我们熟悉的经典物理学中的 习惯或概念不一样；习惯或概念不一样；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.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 迥然不同

36、。它的重要性在状态，算符迥然不同。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51 所以，我们强调所以，我们强调 a.驾驭试验事实，及它给我们的启示，驾驭试验事实，及它给我们的启示，不干脆与主观阅历联系，不先入为主；不干脆与主观阅历联系，不先入为主；b.驾驭和理解量子力学的基本概念。新驾驭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.驾驭理论中建立的方程和所用的数学驾驭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。52 d.细致听讲，刚好复习，不要希望

37、搞突击；细致听讲，刚好复习，不要希望搞突击；e.细致完成作业；量子力学是一门理论细致完成作业；量子力学是一门理论性强的学科，不做作业确定学不好；性强的学科，不做作业确定学不好；f.勤于思索，量子力学不同其它课程，它勤于思索，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于其它课程，不细致思索是不行能懂得的；不细致思索是不行能懂得的；g.不要希望靠自学来学好量子力学。不要希望靠自学来学好量子力学。53 1.驾驭普朗克说明黑体辐射三假设：驾驭普朗克说明黑体辐射三假设：（1）辐射假设（）辐射假设（2）“能量子能量子”假设（假设（3）放射和吸取电磁波假设放射和吸取电磁波假设 2.驾驭爱因斯坦说明光电效应的光量子理论驾驭爱因斯坦说明光电效应的光量子理论光电效应方程光电效应方程 3.记住电子的康普顿波长记住电子的康普顿波长54 4.驾驭玻尔说明原子结构三假设：驾驭玻尔说明原子结构三假设：（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 5.驾驭德布罗意物质波波长计算驾驭德布罗意物质波波长计算55