1、量子力學復旦大學 蘇汝鏗第一章 量子論根底普朗克MAX PLANCK (1858-1947) 德布羅意LOUIS DE BROGLIE (1892-1987) 薛定諤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 經典物理學的困難經典物理學的困難黑體輻射黑體：吸收系數為1的物體 例如：一個由絕熱壁圍成的開有一個小孔的空腔可近似視為黑體1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難實驗定律：基爾霍夫定律：=(, T

2、 ) 與空腔性質無關 圖 存在Wien位移： mT = 0.289810-2 mK1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難 Stefan-Boltzmann定律 u = T41.1 經典物理學的困難經典物理學的困難物了解釋Wien公式Rayleigh-Jeans公式紫外災難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難熱輻射經典統計實際延續振動體系一組諧振子1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1

3、 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難Planck量子論1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難 滿足Wien位移1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難 可解釋Stefan-Boltzmann定律1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難 兩種特殊情況 (a)高溫區 kTh Planck R-J Formulae1.1 經

4、典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難 兩種特殊情況 (b)低溫區 kTh Planck Wien Formulae1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難光電效應臨界頻率，當頻率小于臨界頻率時無光電子溢出光電子能量只與頻率有關光強只影響光電子數目1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難原子的線性光譜1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難原子的穩定性1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難比熱困難Dulong-Petit定律 Cp = 3R 在低溫時與實驗不符束縛態電子為什么對比熱

5、沒有奉獻振動自在度在常溫下如何被凍結1.1 經典物理學的困難經典物理學的困難Compton效應高頻X射線被輕元素電子散射后，散射波波長隨散射角的增大而增大1.2 光量子和光量子和Planck-Einstein關系關系光量子和Planck-Einstein關系=cpp=hk/2, k=2/Planck假定=h相對論質能關系2=m2c4+p2c21.2 光量子和光量子和Planck-Einstein關系關系可得出Planck公式解釋光電效應Compton效應1.2 光量子和光量子和Planck-Einstein關系關系1.2 光量子和光量子和Planck-Einstein關系關系1.2 光量子和光

6、量子和Planck-Einstein關系關系1.2 光量子和光量子和Planck-Einstein關系關系1.3 Bohr量子論量子論Bohr假定原子具有能量不延續定態 (能量量子化)量子躍遷1.3 Bohr量子論量子論討論可解釋氫原子能級及線狀光譜1.3 Bohr量子論量子論1.3 Bohr量子論量子論1.3 Bohr量子論量子論1.3 Bohr量子論量子論 可解釋原子的穩定性 可解釋經典實際中的比熱困難1.3 Bohr量子論量子論仍有許多困難存在不能給出譜線強度不能解釋精細構造只能討論束縛態，不能討論散射態E不延續緣由來自角動量量子化，不能揭露量子化的本質1.4 波粒兩相性和波粒兩相性和de Broglie波波光的波粒二象性楊氏雙縫實驗 I I1 + I2 以下圖 波粒二象性1.4 波粒兩相性和波粒兩相性和de Broglie波波1.4 波粒兩相性和波粒兩相性和de Broglie波波物質的波粒二象性de Broglie關系1.4 波粒兩相性和波粒兩相性和de Broglie波波1.4 波粒兩相性和波粒兩相性和de Broglie波波討論兩個公式是相互獨立公式將表征動搖的物理量(頻率和波長)與表征粒子的物理量(能量和動量)聯絡起來統計解釋實物粒子