量子力学
量子力学
一、量子力学的建立量子力学本身是在1923-1927年一段时间中建立起来的。
两个等价的理论---矩阵力学和波动力学几乎同时提出。
矩阵力学的提出与Bohr的早期量子论有很密切的关系。
Heisenberg一方面继承了早期量子论中合理的内核，如能量量子化、定态、跃迁等概念，同时又摒弃了一些没有实验根据的概念，如电子轨道的概念。
Heisenberg、Bohn和Jordan的矩阵力学，从物理上可观测量，赋予每一个物理量一个矩阵，它们的代数运算规则与经典物理量不同，遵守乘法不可易的代数。
波动力学来源于物质波的思想。
Schr dinger在物质波的启发下，找到一个量子体系物质波的运动方程-Schr dinger方程，它是波动力学的核心。
后来Schr dinger还证明，矩阵力学与波动力学完全等价，是同一种力学规律的两种不同形式的表述。
事实上，量子理论还可以更为普遍的表述出来，这是Dirac 和Jordan的工作。
量子物理学的建立是许多物理学家共同努力的结晶，它标志着物理学研究工作第一次集体的胜利。
二、量子力学产生发展量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。
它是20世纪人类文明发展的一个重大飞跃，量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明，对人类社会的进步做出重要贡献。
19世纪末正当人们为经典物理取得重大成就的时候，一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了。
德国物理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hV为最小单位，一份一份交换的。
这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性，而且与辐射能量和频率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾，无法纳入任何一个经典范畴。
当时只有少数科学家认真研究这个问题。
著名科学家爱因斯坦经过认真思考，于1905年提出了光量子说。
1916年美国物理学家密立根发表了光电效应实验结果，验证了爱因斯坦的光量子说。
原子中电子绕原子核作圆周运动要辐射能量，导致轨道半径缩小直到跌落进原子核，与正电荷中和），提出定态假设：原子中的电子并不像行星一样可在任意经是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程，光的频率由轨道态之间的能量差AE=hV确定，即频率法则。
什么是量子力学？
什么是量子力学？量子力学是研究物质的微观结构及其相互作用的一门学科。
与经典力学不同，量子力学在描述微观世界的行为时需要考虑到量子效应，如波粒二象性、不确定性原理等。
那么，什么是量子力学？本文将深入探讨。
一、量子力学的起源量子力学是20世纪初期形成的一门新物理学。
在当时，科学家们都认为经典力学已经完美地描述了自然界的规律。
但是，在对物质的进一步研究中，人们发现了一些问题，而一些物理学家，如普朗克和爱因斯坦，提出了量子概念，从而形成了现代量子力学。
二、量子力学的主要概念1.波粒二象性波粒二象性指的是物质既具有波动性质又具有粒子性质。
具体而言，物质有时会表现为波动，有时会表现为粒子。
2.不确定性原理不确定性原理是量子力学的基础之一。
它指出，在观察粒子的位置和动量时，我们无法完全准确地知道它们的精确值。
这是由于原子的特殊性质所导致的。
3.叠加态叠加态是指在量子力学中，物质可以处于多种可能的状态，同时拥有多种属性的状况。
例如，在一个叠加态下，我们既可以获得一个粒子的位置，也可以获得它的动量。
三、量子力学的应用量子力学不仅在物理学中有着深刻的应用，还在化学、材料科学、计算机科学等领域的科技中有着重要的地位。
由于量子力学的精确性和瞬时性，它在现代计算中扮演着至关重要的角色。
1.化学应用量子力学可以应用到化学反应和材料研究中，从而帮助科学家更好地了解物质和能量的行为和相互作用。
2.计算机科学应用量子计算机是利用量子位的特殊状态进行计算的计算机。
量子计算机能够在很小的时间内解决一些经典计算机几亿年才能解决的问题。
因此，在未来，量子计算机将在计算机科学中起着革命性的作用。
四、总结量子力学是一门研究物质的微观结构及其相互作用的重要学科，它能够帮助我们更好地了解自然界的规律和现象，为各个领域的科技发展提供不可替代的支持。
虽然我们还有很多需要了解和学习的，但是我们绝不应该忽视它的作用和价值。
量子力学定义
量子力学定义量子力学是现代物理学的一个基础理论，是研究原子规律的重要组成部分。
它说明了原子的基本性质以及它们之间的相互作用机制，可以用来解释材料和体系的物理性质。
量子力学定义为物体微观尺度的物理学，它用来研究原子核以及原子核之间的相互作用，还用来研究原子与光的相互作用。
它的基本假设是微观粒子受到一种叫做“量子”的力。
这种力比经典物理学提出的物理规律作用更强，可以对物体施加更大的作用力。
量子力学主要包括两个部分，一部分是基本量子力学，用来研究粒子本身的物理性质；另一部分则是应用量子力学，用来研究粒子之间的相互作用，以及粒子与外界环境的相互作用。
量子力学是量子物理学的基础，它有助于对粒子的行为和物体的性质有更深入的理解。
基本量子力学以粒子的基本物理性质为研究兴趣，例如电量、质量、动量等属性，它们能够描述粒子本身的性质。
这些属性会受到环境中其他粒子的影响，这些粒子叫做“相互作用象”。
例如，当电子受到电场的作用时，它们的动量会受到影响，这就是基本量子力学论文的一个重要内容。
应用量子力学以更宏观的尺度研究物体，它研究复杂体系的性质和行为规律，这些体系可以由多个基本粒子组成。
它可以分析宏观体系的性质，如材料的电学、热力学和核物理性质，以及它们之间的相互作用机制。
它甚至可以研究原子之间的自旋磁性相互作用、量子调控等诸多有趣的现象。
量子力学也可以用来研究更大尺度的物理系统，如宇宙中物质的大尺度分布和星系演化，以及宇宙学术语中常提到的“量子聚变”等。
量子力学也可以用于研究时间维度的复杂系统，比如明斯基-玻尔汉定理，以及原子、分子的时间维度结构。
量子力学是一种动态和复杂的世界，它是现代物理学的一个重要分支，它能够研究物质的基本性质，以及物质间的相互作用机制，从而解释复杂体系的物理性质。
通过量子力学，我们可以探索无限多个不同尺度上不同物体的性质和行为，它丰富我们对宇宙的认识，也帮助我们更好地理解世界。
量子力学的五大原理
线性展开(考虑本征值为分立谱情况)，即：
态中测得力学量F的值为本征值 n 的概
2
率为 C n
Cn为概率幅
量子力满足薛定谔方程
ˆ i H t
原理五：微观全同粒子体系的状态不因其粒子相互交
换位置而改变。 (微观粒子的全同性原理)
量子力学的五大基本原理：
原理一：微观体系的状态用一个复数函数即波函数完全描 述，波函数满足连续性、有限性、单值性。
原理二：力学量用厄密算符表示，而该算符的本征函数具
有正交性、归一性和完全性。
量子力学的五大基本原理：
原理三：体系的状态波函数
用算符
ˆ 的本征函数 F
Cn u n
在
n
un
量子力学通俗理解
量子力学通俗理解一、量子力学是什么？量子力学是研究微观世界的物理学分支，它描述了微观粒子（如电子、光子等）的行为和相互作用。
量子力学理论与经典物理学有很大不同，它的基本假设是波粒二象性和不确定性原理。
二、波粒二象性1. 粒子也具有波动特性根据波粒二象性，微观粒子既可以表现为粒子，也可以表现为波。
这意味着，微观粒子具有像水波一样的波动特性。
例如，电子在空间中形成干涉图案，就像光线在双缝实验中产生的干涉图案一样。
2. 波动也具有粒子特性另一方面，波动也具有像粒子一样的特点。
例如，光可以被看作由许多离散的能量包（即光量子或光子）组成。
这些能量包具有确定的能量和动量，并且它们在碰撞时会发生反弹或散射等过程。
三、不确定性原理不确定性原理是指，在测量某个物理系统中某个属性时，我们无法同时精确地测量其另一个属性。
换句话说，我们无法同时确定粒子的位置和动量，或者确定电子自旋的方向和角动量。
这是因为，当我们对一个物理系统进行测量时，我们会干扰该系统，并使其发生变化。
因此，我们无法同时获得完整的信息。
不确定性原理是量子力学中最基本的概念之一。
四、量子力学的应用1. 量子计算由于微观粒子具有波粒二象性和不确定性原理，它们可以在多个状态之间切换，并且可以进行并行计算。
这使得它们在计算机科学中具有巨大潜力。
例如，利用量子比特（qubit）进行计算可以加快某些计算任务的速度。
2. 量子通信由于微观粒子具有纠缠（entanglement）现象，即两个粒子之间存在一种神秘的联系，在其中一个粒子发生变化时，另一个粒子也会发生变化。
这种联系可以用于安全通信和加密。
3. 量子传感器由于微观粒子对环境敏感，它们可以用于制造高灵敏度的传感器。
例如，在医学领域中，利用电子自旋共振技术可以检测人体内的病变组织。
五、总结量子力学是一种解释微观粒子行为的理论，它具有波粒二象性和不确定性原理等基本概念。
虽然量子力学与经典物理学存在很大差异，但它已经被证明是一种非常准确的理论，并且在计算机科学、通信和传感器等领域具有广泛应用。
量子力学基本概念
量子力学基本概念
量子力学是一种描述微观粒子（比如原子和分子）行为的物理学理论。
其中一些基本概念包括：
1. 波粒二象性：根据量子力学理论，微观粒子既可以被描述为粒子（具有局部化的位置和速度），也可以被描述为波（具有波长、频率和干涉性质）。
这种现象称为波粒二象性。
2. 不确定性原理：不同于经典物理学中可以精确预测粒子的位置和速度，量子力学指出，当我们试图测量微观粒子的某些物理量时（比如位置和动量），我们的测量结果是模糊不清的，且我们无法同时知道这些物理量的精确值。
这种现象称为不确定性原理。
3. 玻尔原子模型：由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的模型，描述了电子在原子中的运动，其基本思想是电子只能占据特定的能量状态，这些能量状态是量子化的，可以由一个量子数来描述。
4. 薛定谔方程：描述量子力学中物质波的演化以及对微观粒子运动状态的预测。
这个方程是量子力学的基本方程之一。
5. 量子态：微观粒子的状态可以用量子态来描述，其中包括了粒子的位置、动
量、自旋等物理量的信息。
量子态可以用数学符号表示，称为波函数。
这些概念是理解量子力学基础的关键。
量子力学的应用广泛，包括电子学、材料科学、量子计算和量子通信等领域。
什么是量子力学？
什么是量子力学？量子力学是关于微观领域物理现象的一种科学理论，研究微观粒子（如原子、分子、基本粒子等）和它们与能量之间的相互作用。
量子力学是整个自然界中最重要的基础理论之一，也是现代物理学的重要组成部分。
那么，量子力学到底是什么呢？下面我们逐一解析。
一、量子力学的定义量子力学是描述微观领域中物理现象的一种科学理论，与普通物理学（也称为“经典物理学”）不同。
在微观领域中，粒子和能量是不连续的，它们存在着离散化的现象，即量子化。
以前我们认为物理现象都是连续的，但是量子力学证明了物理现象确实可以离散的。
二、量子力学的历史量子力学的历史可以追溯到20世纪早期，当时物理学发展得非常快。
1900年，德国的普朗克在研究黑体辐射时，首先提出了“量子”这个概念，认为电磁能量只能以“量子”的形式传播。
1925年左右，玻尔、德布罗意、海森堡等人相继提出了量子力学的各个基本理论。
1926年，薛定谔提出了著名的薛定谔方程，这个方程用于描述粒子的波粒二象性。
随着量子力学尤其是量子场论的发展，现代理论物理学已经成为了一门独立而又重要的学科。
三、量子力学的基本原理1.波粒二象性在量子力学中，电子、质子和其他微观粒子被描述为既是粒子又是波动。
这被称为波粒二象性，是量子力学中最具有特色的概念之一。
2.不确定原理在量子力学中，可以同时知道一个量子态的位置与动量。
不确定原理表示，由于已对粒子位置做了测量而造成了扰动，本来我们对这个粒子动量的认识度就会变得不确定，反之亦然。
4.量子叠加原理即一个粒子可以同时处于多个态之中。
这可以用著名的“薛定谔猫实验”来阐述，猫既存在又不存在的情况给人一个直观印象。
5.量子演化原理在量子力学中，任意初始态都可以随着时间演化而转化为另一个态。
量子力学的演化可以是连续的也可以是间歇的，这取决于我们考虑的过程。
四、量子力学的应用量子力学在现代科技发展中扮演着极其重要的角色，特别是在半导体技术、计算机科学、航空航天、医疗等领域发挥着重要的作用。
量子力学是什么意思
量子力学是什么意思量子力学是研究微观粒子运动规律的一门新兴科学，以前大多数人认为这个理论只能在物质世界进行解释，直到2013年初，英国《自然》杂志发表了美国、德国和瑞士等国科学家联合完成的题为《检测两种新型的基本相互作用中间玻色子的存在》的文章，称可通过检测来自微观世界——量子系统的信号来确定其存在。
而且，他们还提出了一套全新的方法来探索与测试这类新粒子。
这篇文章被誉为量子力学领域里程碑式的重要突破之一。
从此，量子力学开始向宏观世界延伸，甚至有望应用于更广泛的社会问题当中去。
因此，很多网友都对量子力学产生浓厚的兴趣，纷纷在网络上搜集各种关于量子力学的小故事或者说冷知识，下面就让我给你讲几则吧！在日常生活中我们也经常会用到量子力学，比如：在我们平时使用手机打电话时，由于手机处于无线传输状态，手机辐射最强烈的地方位于天线附近；再比如：我们晚上睡觉时，身体放松，肌肉紧张度降低，血液流速减慢，呼吸变得均匀缓慢，心跳频率也随着降低……总之，我们每次拿起手机拨打电话时，周围环境中的电磁波已经非常弱了，远没有白天那样强烈。
但是现代科技却告诉我们，即便是夜深人静时，手机依旧会散发出极高的电磁波，影响我们的健康。
原来，这正是量子力学的神奇之处啊！但事实上这些所谓“冷知识”并不像它看起来那么简单。
首先，我们必须明确什么叫做“量子纠缠”？顾名思义，量子纠缠指的是一个粒子同时具备分离性和独立性，即一个粒子既属于另外一个粒子又同时不属于任何别的粒子。
换句话说，假设 A 粒子和 B 粒子彼此纠缠，那么 A 粒子和 B 粒子就算距离遥远，仍然可以感受到彼此的存在。
而量子纠缠的概念早在20世纪60年代就被提出，而且目前已经被证实，例如著名的“薛定谔猫”实验，将一只死亡的猫和一只活猫分别放入密闭容器内，猫死后，容器内充满了毒气，而活猫却安然无恙。
这就意味着，虽然活猫与死猫处于隔绝空间，但二者仍然保持着某种特殊的联系，这种联系导致活猫死后仍然可以继续存活。
物理学中的量子力学解释
物理学中的量子力学解释量子力学是一门探讨极小尺度下物质的运动行为的学科，它可以用来解释许多奇妙的自然现象，如光谱线、电子穿隧效应、原子和分子的结构以及纠缠效应等。
量子力学的出现不仅推动了现代科学的发展，还对哲学和认知科学产生了深远的影响。
本文将从古典物理到量子物理的演化，从波粒二象性到不确定性原理，从干涉现象到纠缠效应，探讨量子力学的一些基本理论和解释。
一、从古典物理到量子物理在谈量子力学之前，我们必须简要回顾一下古典物理学。
经典物理学认为物质和能量都可以离散地、连续地充满空间，而且它们的运动是可以预测的。
比如，如果你知道一个球的质量、速度和运动方向，你就可以算出它未来的轨迹。
但是，当我们处理氢原子和其他微观粒子系统时，这种经典物理的方法已经不再适用了。
当物理学家们开始研究非常小的东西，比如电子和原子时，结果发现它们的行为与经典物理学的预测有很大的出入。
在经典物理学中，一个物体的运动状态由它的位置和速度两个因素决定，在任意时刻它都有明确的位置和速度。
但是，当我们观察一个电子时，我们不能精确地知道它在哪里或速度是多少。
这个现象被称为量子力学中的不确定性原理（Uncertainty Principle）。
二、波粒二象性在量子力学中，既有粒子的概念，又有波的概念。
1924年，法国物理学家路易·德布罗意（Louis de Broglie）提出，电子和其他微观粒子也具有一种像波一样的特性，即波粒二象性（Wave-Particle Duality）。
换句话说，微观粒子既可以看作是离散的、带有位置的“点粒子”，也可以看作是具有能量和频率的波动。
波粒二象性是量子力学中最为重要的概念之一。
根据不同的测量方法，我们可以观察到电子的一些粒子属性，例如位置和动量，或是一些波动特性，例如频率和能量。
三、不确定性原理由于最初的观测不确定性和粒子的波粒二象性，我们不能同时精确测量一个粒子的位置和动量。
根据不确定性原理，如果我们精确地测量粒子的位置，我们就不可能精确地测量它的动量，反之亦然。
量子力学世界观
量子力学世界观
1. 不确定性原理：量子力学中的一个重要原则是不确定性原理，它表明我们无法同时精确地测量一个微观物体的位置和动量。
这意味着微观物体的行为在某种程度上是不确定的，只能通过概率来预测。
2. 波粒二象性：在量子力学中，微观物体既表现出粒子的性质，又表现出波动的性质。
这意味着物质和能量可以以波的形式传播，同时也具有粒子的特性。
3. 量子叠加态：量子力学允许微观物体处于多个可能状态的叠加态中，直到被观测或测量时，才会确定其处于其中一个具体的状态。
这种叠加态的存在挑战了我们对物体确定性的传统观念。
4. 量子纠缠：在量子力学中，当两个或多个微观物体之间存在相互作用时，它们可以处于一种特殊的关联状态，即使它们相隔很远，对其中一个物体的测量会立即影响到其他物体的状态，这种现象被称为量子纠缠。
5. 测量问题：在量子力学中，测量一个微观物体的过程会对其状态产生不可逆的影响。
这引发了关于测量过程本质的讨论，以及观察者在量子世界中的作用。
量子力学的这些观点挑战了我们对客观现实和确定性的传统理解，促使我们重新审视我们对世界的认知方式。
它不仅在物理学领域引发了深刻的变革，也对哲学、计算机科学和其他学科产生了深远的影响。
量子力学
量子力学
什么是量子力学
量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它是20世纪人 类文明发展的一个重大飞跃，量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与 技术发明，对人类社会的进步做出重要贡献。量子力学的诞生深刻地改变了人类 社会，在20世纪推动了社会发展的核能、激光、半导体等高科技，都源于量子力 学。
量大会决定，以零磁场
下铯原子基态两个超精 细结构能级之间的跃迁 频率作为国际通用频率 标准，定义持续 9192631770个周期的时 间为1原子秒。 原子钟及其内部结构
量子力学对人类社会的影响
太阳能发电——光电效应
太阳能电池板
太阳能电池运用于航空航天
量子力学对人类社会的影响
原子弹、氢弹
我国首颗原子弹
我国首次原子弹试验
从自然辩证法看量子力学
科学理论更替的矛盾运动
道尔顿实心球模型 汤姆生枣糕模型
卢瑟福原子模型 玻尔原子分层模型 电子云模型
发展理论概念就是通过引入局部的 补充假设来同化新的实验资料的!
?
从自然辩证法看量子力学
精确与模糊
量子力学的现有解释不能被看作是解决波粒二象性唯一 的一种方案，而只能看作为量子力学理论中“截断”这 种矛盾的各种方案之一 莱辛巴赫认为：既然命题的真实性无法证实，又无法伪证，那么就应该把它描 述为第二种意义——不确定。 海森堡——测不准原理
经典物理学局限
黑体辐射
光电效应
固体低温比热 …… 原子光谱线系
量子力学的发展
普朗克提出 “量子”概念
玻尔提出玻 尔原子模型
薛定谔提出薛定谔 方程及薛定谔猫思 想实验
1905
1923
爱因斯坦提出 光量子论
德布罗意提出 物质波假说
从零开始读懂量子力学
从零开始读懂量子力学量子力学是一门研究微观粒子（如原子、电子、光子等）行为的物理学分支。
以下是从零开始理解量子力学的一些关键概念和步骤：1. 经典物理与量子物理的区别：-经典物理学，如牛顿力学和麦克斯韦电磁学，主要描述宏观物体的行为，这些理论在日常生活中非常有效。
-量子物理学则是用来解释微观世界中粒子行为的理论，它揭示了许多与我们日常生活经验相悖的现象。
2. 波粒二象性：-量子力学的一个核心概念是波粒二象性，即微观粒子既可以表现为粒子（具有确定的位置和动量），又可以表现为波动（具有概率性的分布）。
3. 量子态与波函数：-在量子力学中，一个粒子的状态由波函数来描述，波函数包含了粒子的所有可能信息，如位置、动量和自旋等。
-波函数的模平方给出了在特定位置找到粒子的概率。
4. 不确定性原理：-海森堡的不确定性原理指出，无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。
越精确地知道一个变量，就越不确定另一个变量的值。
5. 量子叠加态与坍缩：-在没有观测之前，粒子可以处于多个状态的叠加，这种状态称为量子叠加态。
-当进行观测时，粒子的状态会“坍缩”到一个具体的测量结果。
6. 量子纠缠：-量子纠缠是一种奇特的现象，当两个或多个粒子以某种方式相互作用后，它们的状态变得相互依赖，即使相隔很远也能瞬间影响彼此。
7. 量子力学的应用：-量子力学不仅在理论物理学中有重要地位，还在许多实际应用中发挥作用，如半导体技术、激光、核磁共振成像（MRI）、量子计算和量子通信等。
要从零开始读懂量子力学，以下是一些推荐的步骤：-学习基本的物理学和数学知识，包括微积分、线性代数和概率论。
-阅读入门级别的量子力学教材，如《从零开始读懂量子力学》这样的书籍，它们通常会用更易理解的语言和实例来解释复杂的概念。
-理解并掌握波函数、薛定谔方程、不确定性原理、量子叠加态和量子纠缠等核心概念。
-通过做练习题和解决具体问题来巩固理解和应用量子力学理论。
-如果可能的话，参加相关的课程或者研讨会，与其他学习者交流和讨论可以帮助深化理解。
完整版)量子力学总结
完整版)量子力学总结量子力学基础（概念）量子力学是一种描述微观粒子在微观尺度下运动的力学，使用不连续物理量来描述微观粒子。
量子的英文解释为“afixed amount”（一份份、不连续），因此量子力学的特征就是不连续性。
量子力学描述的对象是微观粒子，而微观特征量则以原子中电子的特征量为例。
这包括精细结构常数、原子的电子能级、原子尺寸等。
例如，原子的电子能级大约在数10eV数量级。
同时，原子尺寸可以用玻尔半径来估算，一般原子的半径为1Å。
角动量是量子力学中的基本概念之一，它可以用来描述微观粒子的运动。
在量子力学中，有多种现象和假设被用来解释微观粒子的行为，如光电效应、康普顿效应、波尔理论和XXX假设。
XXX假设认为任何物体的运动都伴随着波动，因此物体若以大小为P的动量运动时，则伴随有波长为λ的波动。
德布罗意波关系则是用来描述物质波的关系，其中λ为波长，h为普朗克常数，P为动量。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
电子衍射实验是证实电子波动性的重要实验之一，由XXX和革末于1926年进行。
他们观察到了电子在镍单晶表面的衍射现象，并求出电子的波长为0.167nm。
根据上式，发现光子出现的概率与光波的电场强度的平方成正比，这是XXX在1907年对光辐射的量子统计解释。
同样地，电子也会产生类似的干涉条纹，几率大的地方会出现更多的电子形成明条波，而几率小的地方出现的电子较少，形成暗条纹。
玻恩将||2解释为给定时间，在一定空间间隔内发生一个粒子的几率，他指出“对应空间的一个状态，就有一个由伴随这状态的德布罗意波确定的几率”，这也是他获得1954年诺贝尔物理奖的原因。
根据态迭加原理，非征态可以表示成本征态的迭加，其中|Cn|2代表总的几率，也就是态中本征态n的相对强度（成分），即态部分地处于n的相对几率。
在态中力学量F的取值n的几率可以表示为|Cn|2，这就是对波函数的普遍物理诠释。
如果是归一化的，即积分结果为1，则|Cn|2的总和为1，代表总的几率。
量子力学最简单的解释
量子力学最简单的解释
1、量子力学通俗解释：量子力学是指两个力学：矩阵力学和波动力学的结合。
量子力学描述了亚原子粒子（就是很小的，比原子还小的粒子）的运动。
2、它的主要思想就是说所有的物质或能量都是一段一段的，不是连续的（比如光，它不是像一条线，而是一个一个小粒子排在一起的）。
量子力学就描述了这种一段一段的，量子化的粒子。
量子力学说，所有物质在没有观察者观察时，都是不确定的，不能说它存在，或描述它，只有一个观察者观测到了它，才能议论它（就像如果没有人看月亮，月亮就不存在，或者变成波散发掉了）。
这是量子力学的哥本哈根解释，是量子力学多种解释中相信的人最多的一种。
3、量子力学（Quantum Mechanics），为物理学理论，是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。
它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。
量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。
4、19世纪末，人们发现旧有的经典理论无法解释微观系统，于是经由物理学家的努力，在20世纪初创立量子力学，解释了这些现象。
量子力学从根本上改变人类对物质结
构及其相互作用的理解。
除了广义相对论描写的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。
5、量子力学是描述微观物质的理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。
量子力学简介
令
k
2mE 2
o Lx
d2
dx2
k 2
0
谐振方程
(x) Asin kx B coskx
13 - 3 量子力学简介
第十三章 量子物理
(x) Asin kx B coskx
波函数的标准条件：单值、有限和连续 .
x 0, (0) 0 有 B 0 (x) Asin kx
a
因0<x<a/2,故得
xa 2
粒子出现的概率最大。
13 - 3 量子力学简介
第十三章 量子物理
薛定谔（Erwin Schro..dinger， 1887~1961）奥地利物理学家.
1926年建立了以薛定谔方程 为基础的波动力学,并建立了量子 力学的近似方法 .
量子力学 建立于 1923 ~ 1927 年间，两个等 价的理论 —— 矩阵力学和波动力学 .
0
L
A 2 L
(x) 2 sin n π x , (0 x L)
LL
(
x,
t
)
2 sin np x ei Et
LL
(n 1,2......)( 0 x L)
0
( x 0, x L)
13 - 3 量子力学简介
第十三章 量子物理
讨论 1、能量量子化
x L, (L) 0 有 A 0
只有
sinkL 0
kL np , n 1,2,3
k np
L
13 - 3 量子力学简介
第十三章 量子物理
波函数 ( x) Asin np x
量子力学的通俗理解
量子力学是研究微观世界的物理学理论，它描述了微观粒子（如电子、光子）的行为。
相比于经典力学，量子力学提出了一些令人困惑的概念，例如波粒二象性、不确定性原理等。
以下是一些通俗易懂的解释：
波粒二象性：在量子力学中，微观粒子既有波动性又有粒子性。
这意味着它们既可以像粒子一样在空间中存在，又可以像波一样传播。
粒子的状态：在量子力学中，我们无法准确地知道粒子的位置和动量，因为测量会干扰粒子的状态。
我们只能通过概率来描述粒子的状态，即某个粒子处于某个位置或具有某个动量的概率。
不确定性原理：量子力学中有一个重要的原理，即不确定性原理。
它表明，对于一个粒子，我们无法同时精确地知道它的位置和动量。
这意味着我们不能以绝对精确的方式预测粒子的运动。
纠缠：在量子力学中，两个粒子可以处于“纠缠”状态。
这意味着它们之间的状态是相互关联的，无论它们之间有多远。
当一个粒子的状态改变时，另一个粒子的状态也会立即改变，即使它们之间没有任何明显的物理联系。
量子隧穿：在量子力学中，微观粒子可以通过一些看似不可能的方式穿过障碍物。
这是因为量子力学允许粒子的位置和动量出现概率性的波动，使得粒子可以出现在我们通常认为它们不可能出现的位置。
这些是量子力学的一些基本概念和现象的通俗理解。
尽管它们可能听起来很神秘和奇怪，但这些理论已经被广泛应用于科学和技术领域，并对我们对世界的认识产生了深远的影响。
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E h
光的强弱 光强
I N光子
I N 光子 h
一 、实验规律（紫外 光照射）
实验装置
m
光电效应伏安特性曲线 I 饱 和 遏 电 Is 止 流 电 压 光 强 较 强 光 强 较 弱
A
O O O O O O V
K
B
G
OO
Ua U O 照射光频率不变时,不同光强对应 相同的遏止电压！不同光强，电 子获得的最大初动能相同！
1 2 2
逸出功,则观察不到光电效应.
2、遏止电压与光强无关 ,与入射光频率成正比
1 2
mv h A
2
h 0 h Ua e e
1 2
mv eU a
2
h 0 h Ua e e
Ua(V) 2.0 1.0
Cs
Na
Ca
0.0 4.0 6.0 8.0 10.0 (1014Hz)
3、原子的线状光谱 4、原子的稳定性
5、比热
为了寻找解决这些困难的途径，19世纪许多有为的物理 学家，通过深入思考，提出各种新的物理概念和方法，从 而才有量子力学的诞生。
（一）、波粒二象性
普朗克量子假说解释黑体辐射； 用光子论解释光电效应和康普顿效应； 实物粒子的波粒二像性。 16-1 黑体辐射 普朗克量子假说
第五篇
第十六章
近代物理
量子物理基础
近代物理学是二十世纪发展起来的一们新兴学科， 它已广泛地应用到许多科学技术领域。特别象激光、半 导体、天体、原子能物理和生物工程、量子化学等学科 。它们的发展完全依赖于近代物理的发展。理量的量子化代替物理量的连续化 以物质的波粒二象性代替物质的单一性 讲解特点：以前 演绎法 此章 归纳法
二 、经典(光的波动)理论的困难 光的波动理论认为:光波的能量(E),光波的强度(I)与 2 其振幅(A)的平方成正比.
1. 按经典理论光电子的初动能应决定于入射光的
光强，而不决定于光的频率。
IA
2.光足够强就应产生光电效应,无法解释红限频率的 存在。
3. 无法解释光电效应的产生几乎无须时间的积累。
h , E nh n 1,2, 34 h 6.630 10 J s
普朗克从能量子假设出发，应用玻尔兹曼统计规 律和黑体辐射公式，得到黑体平衡热辐射的辐出 度为：
M , T
2hc 1 5 hc e kT 1
2
M(,T) 实验值
M , T
1.0 0.0 4.0 6.0 8.0 10.0 (1014Hz)
10 s
9
3、光电效应的瞬时性 。 即使很弱的光!
红限频率
几种金属的红限及逸出功
金 属 红限
ν
0
10 (Hz)
铯 钛
14
λ =ν
0
c
0
逸出功
(A)
（eV)
Cs
4.8 9.9 10.9 11.6 12.1
Ti 汞 Hg Au 钯 Pd
波长间隔 所辐射的能量 ，称为单色辐出度 。
dM M (T ) d
单位:W.m-3
注意波长 m 随温度升高而减小
M (T)
曲线下面积为T一定时，从物体单位 面积上发射的各种波长的总辐射能-辐 出度
M (T ) M (T )d
0
0
1
2
m
3
4
5
6
λ
(μm)
绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
灾 难
2c
4
kT
瑞利--金斯公 式
o λ (μ m)
三 、普朗克量子假说(1900年12月14日) 德国物理学家普朗克认为：经典理论之所 以出现偏离，主要是它不适用于分子、原子 的微观运动。 微观振子的能量不能像经典理论那样可以 连续取值，而只能取特殊的分立值。
1、组成辐射体中的电子可视为一维谐振子 。 2 、谐振子的能量只能是最小能量 的整数倍
二 、经典理论的困难
十九世纪末,在德国钢铁工业大发展的背景下,许多 德国的实验和理论物理学家都很关注黑体辐射的研究. 有人用实验测出了黑体辐射强度与波长(频率)的关系 曲线,有人则试图从理论给以解释.
瑞利 —金斯公式和紫外灾难 根据经典电动力和经典统计物理学理论 实验值 M(， T)
紫 外
M , T
实验规律∶ 要使光电流为零 ，必须加反向电压 Uo， 即遏止电势差 。 光电子最大初动能
Emax mv
1 2
2 max
eU o
1 、对每一种金属 ，存在相应的截止频率 0(红限频率 ) ，当 入射光频率 < 0时 ，没有光电流产生 。 Ua(V) 2、遏止电势差 (反映光电子 Cs Na Ca 2.0 动能最大值 )与入射光频 率成线性关系 。
h U a 0 ( 0 ) k ( 0 ) e h 斜率 k e
光的波粒二象性
E h h m 2 2 c c2 c
E h
光子的能量 、质量、动量 ∶
(1)光子的静质量为零 ，但具有运动质量 ，因此在强 引力场中 光线受到万有引力作用而弯曲 。这点己被 天文观测所证实 。 (2)光子具有动量 ，因此有光压存在 ，也为实验所证 明 ；慧星 的 ‘尾巴 ’总是朝向远离太阳的一边正是 由于太阳光压所引起。
2hc 1 5 hc e kT 1
2
普朗克 理论值
o
λ (μ m)
普朗克公式在全部波长范围内都和实验值相符.
普朗克之所以能导出他的公式,是由于在热力学分析 的基础上,他“幸运地猜到”,同时为了和实验曲线更好 地拟合,他“绝望地”“不惜任何代价地”提出了能量 量子化的假设. 对空腔黑体的热平衡状态,普朗克认为是组成腔壁的 带电谐振子和腔内辐射交换能量而达到热平衡的结果. 这是物理学史上第一次提出量子的概念.由于这一概 念的革命性和重要意义,普朗克获得了1918年的诺贝尔 物理学奖.
16-2 光电效应(1887年,赫兹在实验中发现.) 光是电磁波，然而按经典电磁场理论却不能解 释光电效应和康普顿效应。
经典电磁场理论 光子论
2
光电效应：光照射到金属表面时，金属中有电子逸出的现象
1 2 E kA 2
IA
一束光是一光子流 每个光子携带能 量
入射光的强弱（仅和振幅 有关）应与入射光频率无 关！ 入射光越强，逸出的电子的 动能越大
热力学：通过克劳修斯、开尔文、玻尔兹曼等人对热
现象的研究，建立了热力学和统计力学。
光学：通过牛顿、惠更斯、杨、菲涅尔等人的研究，
建立了光学。
电磁学：安培、法拉第、麦克斯韦等人对电磁现象的
研究，为电动力学奠定了基础。麦克斯韦在十九世纪下半 叶，总结出电磁场方程，并预言了电磁波的存在。1888年 由赫兹用实验验证。 总之，十九世纪末，经典物理学已发展到相当完善的 阶段。 1899年，英国物理学家开尔文在一篇世纪之交展望二十 世纪物理学的文章中宣称：“在已经基本建成的科学大厦 中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。 ” ―但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的 令人不安的乌云。”
例:大爆炸宇宙学预言:由于宇宙初始的大爆炸,现在宇宙 中应残存相当于波长为1mm的黑体辐射,它处于微波波 段,称为宇宙微波背景辐射,计算其相应的黑体温度. 解:利用维恩位移定律: 宇宙微波背景辐射的黑体温度为
2.898 103 T 2.9 K 3 m 110 b
宇宙微波背景辐射被彭齐亚斯和威尔逊的观测所证 实.1964年5月,他们用射电望远镜观测到.因此而获得 1978年的诺贝尔物理学奖.
mc h h p mc c c
光的能量决定于频率 光的强度正比于光子数
E h
I N光子
N：光子数
NE Nh p t t
P:功率（单位时间的能量）
煤只能吸收99%的入射光能 1895年 ，维恩和卢梅尔建议 用空腔代替黑体 ，解决了以 前由于黑体不够黑所带来的 误差 。
绝对黑体模型
绝对黑体单色辐出度按波长分布实验
实验装置 T
绝对黑体
平行光管
三棱镜
为了描述物体辐射能量按波长的分布规律,引入单色辐出度
M (T ) —一定温度下,单位时间内 ，黑体的单位面积上 ，单位
历史背景：在十七世纪到十九世纪这段时间里，经 典物理学取得了很大的成就。
经典力学：在牛顿力学的基础上，拉格朗日等人的工
作，使经典力学更趋完善。天文学的发展为力学找到了 一个最理想的“实验室”-天体。牛顿万有引力定律由于 成功地预言了太阳系中海王星的存在而声名大振。（由 天王星偏离“常规”的运动，而确信它的外面还有一颗 未知行星。）
1、热辐射 加热铁块,随着温度的升高,它变得暗红、赤红、橙色,最后成为 黄白色.似乎说明,在不同温度下物体能发出频率不同的电磁波.
实验证明:任何物体在任何温度下都向外辐射电磁波 ，其辐 射能量按波长(频率)分布与温度有关 。-热辐射 2、绝对黑体模型及实验
物体在辐射电磁波的同时,还吸收照射到它表面的电磁波.如果在 同一时间内二者能量相等,物体和辐射就处于温度一定的热平衡状 态-称为平衡热辐射. 黑体:能完全吸收照射到它上面的各种 频率的光的物体.
(3)维恩位移定律 ∶每一曲线峰值对应的波长 m随 黑体温度 升高而减小 。
M (T)
b 2.898 10
mT b
3
m K
0
1
绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
2
m
3
4
5
6
λ
(μm)
应用 ∶
1、光测高温
mT b
2、热象图 ∶通过比较物体表面不同区域的颜色变化 ，来 确定物体表面的温度分布 ，称为热象图 。用遥 感技术可 监测森林防火 ，也可用来监测人体某些部 位病变 。