[医学]第十五章 量子力学基础
量子力学 玄学
量子力学玄学量子力学是21世纪物理学领域最发展和最受关注的分支，它描述了微观世界中的粒子物理问题。
同时，玄学是一种古老的知识体系，它将宇宙的物质和精神结合在一起，追寻对对智慧和感悟的真理。
有许多人认为量子力学和玄学是不相容的，但事实上它们可以结合在一起，让我们从一个新的视角来看待宇宙的奥秘和真理。
量子力学的基础量子力学的核心概念是“粒子”。
它指的是物体的最小单位，在宇宙中任何物质的构成都是由粒子构成的。
粒子通过精确的关系来连接到一起，在宏观世界里，粒子关系构成了一个相互协调的体系，在微观世界里，它们按照特定的规律运作。
其中，量子力学最重要的概念是“量子态”，即粒子态和波态。
粒子态指的是实体，波态指的是能量。
由于量子态会影响粒子态，因此量子态可以影响宏观世界的物质状态，它也影响人们对真理的认知。
玄学的基础玄学是一种古老的知识体系，它由若干独立的体系组成，比如道教、佛教、天文学、医学、经济学等。
它将宇宙的物质和精神结合在一起，以搜索真理为目标。
一般来说，玄学的概念包括宇宙的本源及其产生的过程，以及人类追求精神和智慧的方式。
玄学主张实践动机的超越，即无须以外在的力量支撑，而是需要通过内在的力量把握人生，发现宇宙的真理。
量子力学与玄学的结合量子力学和玄学在某些方面有着很多的共性：它们都关注宇宙的本源，重视实践的意义，认为人类可以通过观察实相来体会真理。
量子力学通过观察实验结果来解释宇宙；而玄学则是通过观察自身来体会宇宙的真理。
此外，量子力学和玄学都侧重预测，通过自身的实践来发现真理。
可以说，量子力学和玄学是一种相辅相成的关系，它们可以相互促进，共同推动人类对宇宙奥秘的探索和认知。
结论从量子力学和玄学的角度看，宇宙是一个复杂的系统，它的精神和物质交织在一起，连接着宇宙中的一切事物。
量子力学和玄学结合在一起，可以使我们从一个新的角度看待宇宙的奥秘和真理，更好的理解宇宙的本源，领悟人生的意义，更加深入地探索追求智慧。
医学物理学(第7版)教学大纲
前言《医学物理学》是国家教育部规定的高等医学院校临床医学、预防医学等专业的一门必修基础课，是为这些专业的学生提供较系统的物理学知识，使他们在中学物理学教育基础上，进一步学习医学专业所必需的物理学的基本概念、基本规律、基本方法，为后继课程的学习以及将来从事专业工作打下一个良好的基础。
我校《医学物理学》教材选用人民卫生出版社出版普通高等教育“十一五”国家级规划教材《医学物理学》第7版（胡新珉主编）。
依据学校的教学计划，本课程共96学时，其中理论课68学时，实验课28学时。
因此制定本“教学大纲”。
因为教材是按72~108学时编写。
所以，“教学大纲”既参照卫生部1982年“高等医学院校《医用物理学》教学大纲（试用本）”和医药类大学物理课程教学的基本要求，也结合当前教育改革倡导素质教育，针对临床医学、预防医学、影像学、法医学、护理学、药学等专业的特点编写。
“大纲”内容分为掌握、熟悉、了解和自学。
自学内容课堂上教师原则上不讲授，属自学内容，结业考试中一般不作要求。
第一章力学的基本定律（自学）第二章物体的弹性一、学习要求本章要求熟悉描述物体弹性的基本概念，对人体骨骼和肌肉组织的力学特性要有一定的了解。
二、讲授内容和要求等级章节次序内容等级第一节线应变与正应力一线应变熟悉二正应力熟悉三正应力与线应变的关系熟悉四弯曲自学第二节切应变与切应力一切应变熟悉二切应力熟悉三切应力与切熟应变的关系悉四扭转自学第三节体应变与体应力一体应变熟悉二体应力熟悉三体应力与体应变的关系熟悉第四节生物材料的黏弹性自学三、授课学时：2学时。
四、练习：第27~28页，2-6、2-9。
第三章流体的运动一、学习要求本章要求掌握理想流体作稳定流动时的基本规律，即连续性方程和伯努利方程以及它们的应用；熟悉实际流体的流动规律和泊肃叶定律；了解斯托克司定律和血液在循环系统中的流动规律。
二、讲授内容和要求等级章节次序内容等级第一节理想流体的稳定流动一理想流体熟悉二稳定流动熟悉三连续性方程掌握第二节伯努利方程一伯努利方程掌握二伯努利方程的应用掌握第三节黏性流体的流动一层流和湍流熟悉二牛顿黏滞定律熟悉三雷诺数了解第四节黏性流体的运动规律一黏性流体的伯努利方程了解二泊肃叶定律熟悉三斯托克司定律了解第五节血液在循环系统中的流动一血液的组成及特性自学二心脏做功了解三血流速度分布自学四血流过程中的血压分布自学三、授课学时：4学时。
量子力学简介.
第八节 量子力学简介教学内容：1. 波函数及其统计解释；2. 一维定态薛定鄂方程；3. 一维无限深势阱、势垒、隧道效应。
重点难点：1. 波函数的物理意义和波函数的标准条件；2. 薛定格方程的建立过程及其求解方法 基本要求：1. 理解量子力学的基本假设；2. 理解一维无限深势阱薛定格方程的求解过程和解的物理意义； 2. 了解隧道效应的物理原理及其应用。
薛定谔简介：奥地利物理学家，1933年诺贝尔物理奖获得者。
薛定谔是著名的理论物理学家，量子力学的重要奠基人之一，同时在固体的比热、统计热力学、原子光谱及镭的放射性等方面的研究都有很大成就。
薛定谔的波动力学，是在德布罗意提出的物质波的基础上建立起来的。
他把物质波表示成数学形式，建立了称为薛定谔方程的量子力学波动方程。
薛定谔方程在量子力学中占有极其重要的地位，它与经典力学中的牛顿运动定律的价值相似。
在经典极限下，薛定谔方程可以过渡到哈密顿方程。
薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子(如电子等)运动状态的基本定律，在粒子运动速率远小于光速的条件下适用。
薛定谔对分子生物学的发展也做过工作。
由于他的影响，不少物理学家参与了生物学的研究工作，使物理学和生物学相结合，形成了现代分子生物学的最显著的特点之一。
薛定谔对原子理论的发展贡献卓著，于1933年获诺贝尔物理奖金。
一、波函数 概率密度微观粒子的运动遵循什么样的规律？1. 波函数德布罗意波的强度和微观粒子在某处附近出现的概率(p r o b a b i l i t y d e n s i t y )成正比：即是说，微观粒子在各处出现的概率密度才具有明显的物理意义。
按照薛定谔的观点，微观粒子的状态应由该粒子的德布罗意波（物质波）的波函数),(t rψ来描述，借助于物质波所遵从的波动方程即薛定谔方程(S c h r o d i n g e r e q u a t i o n )，可以求出t 时刻在空间任一位置的波函数(w a v e f u n c t i o n )。
(完整版)量子医学讲解
量子医学讲解量子医学讲解2011年04月24日量子医学属于建立在量子力学原理基础上的医学学科，由于量子是研究在10的负8次方米的微粒世界，使量子医学研究进入了更微观的研究领域。
因为该领域一直处于让物理学家和学界头疼的领域，至尽没有物理学家能够清晰解释原理的核心，使量子医学处于可以使用但无法精确说明的状态。
该领域仍然处于研究当中，故有争议也有新成果。
本字条概述了量子医学的概念、核心、发展走向等内容。
简介量子医学是在现代科学，特别是现代物理学和现代生物医学的影响和渗透下萌发而出的。
早在1944年，奥地利物理学家薛定谔在《生命是什么》一书中，就试图把量子力学、热力学和生命科学的研究结合起来。
如今，已经发展为可以用量子力学原理来阐明生物分子的结构及其功能，并且进一步阐明细胞的分化和新陈代谢的机理、遗传和变异、衰老和癌变、药物的应用等领域。
2007年量子医学与草本植物的应用相结合，是量子技术研究取得的最新进展。
量子医学的定义就是建立在量子力学原理的基础上，结合了量子生物学、量子药理学和生命信息学，利用微观状态的电子波动、辐射、能量等形式，对机体进行综合、系统、全面、发展性地预防、调节、诊断、治疗、康复的学科。
量子是一个不可分割的基本个体在微观领域中，某些物理量的变化是以最小的单位跳跃式进行的，而不是连续的，这个最小的单位叫做量子。
量子:震动的微粒子的解说——量子论量子一词来自拉丁语quantus，意为“多少”，代表“相当数量的某事”。
在物理学中常用到量子的概念，量子是一个不可分割的基本个体。
例如，一个“光的量子”是光的单位。
而量子力学、量子光学等等更成为不同的专业研究领域。
其基本概念是所有的有形性质也许是"可量子化的"。
"量子化" 指其物理量的数值会是一些特定的数值，而不是任意值。
例如，在(休息状态)的原子中，电子的能量是可量子化的。
这能决定原子的稳定和一般问题。
在20世纪的前半期，出现了新的概念。
15量子物理知识点总结1
§15.1 量子物理学的诞生—普朗克量子假设 一、黑体辐射物体由其温度所决定的电磁辐射称为热辐射。
物体辐射的本领越大，吸收的本领也越大，反之亦然。
能够全部吸收各种波长的辐射能而完全不发生反射和透射的物体称为黑体。
二、普朗克的量子假设：1. 组成腔壁的原子、分子可视为带电的一维线性谐振子，谐振子能够与周围的电磁场交换能量。
2. 每个谐振子的能量不是任意的数值, 频率为ν的谐振子，其能量只能为hν, 2 hν, …分立值，其中n = 1,2,3…，h = 6.626×10 –。
3. 当谐振子从一个能量状态变化到另一个状态时, 辐射和吸收的能量是hν的整数倍。
§15.2 光电效应 爱因斯坦光量子理论 一、光电效应的实验规律金属及其化合物在光照射下发射电子的现象称为光电效应。
逸出的电子为光电子，所测电流为光电流。
截止频率：对一定金属，只有入射光的频率大于某一频率ν0时, 电子才能从该金属表面逸出，这个频率叫红限。
遏制电压：当外加电压为零时， 光电流不为零。
因为从阴极发出的光电子具有一定的初动能，它可以克服减速电场而到达阳极。
当外加电压反向并达到一定值时，光电流为零，此时电压称为遏制电压。
212m m eU =v 二、爱因斯坦光子假说和光电效应方程 1. 光子假说一束光是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子； 频率为v 的每一个光子所具有的能量为h εν=, 它不能再分割，只能整个地被吸收或产生出来。
2. 光电效应方程根据能量守恒定律, 当金属中一个电子从入射光中吸收一个光子后，获得能量hv ，如果hv 大于该金属的电子逸出功A ，这个电子就能从金属中逸出，并且有上式为爱因斯坦光电效应方程，式中2m 12m v 为光电子的最大初动能。
当h Aν<时，电子无法获得足够能量脱离金属表面，因此存在 三、光（电磁辐射）的波粒二象性光子能量2E mc h ν==光子质量2h hm c c νλ==光子动量h hp mc c νλ===光具有波粒二象性。
量子力学与量子科技的基本概念与联系
量子力学与量子科技的基本概念与联系量子力学是对微观粒子行为的描述和研究，而量子科技则是建立在量子力学基础上的技术应用。
本文将重点介绍量子力学和量子科技的基本概念，并分析它们之间的联系。
量子力学首先要解释的一个基本概念是“量子”。
量子是物质和能量的离散单位，是揭示微观世界行为的基本构成元素。
相对于经典力学中连续的物理量，量子力学中物理量的取值只能是离散的，而且存在不确定性。
量子力学还提出了波粒二象性的概念，即微观粒子既可以表现为粒子的性质也可以表现为波的性质，这种波粒二象性在实验观测中得到了充分的验证。
在量子力学的框架下，还有两个重要的概念：波函数和量子态。
波函数是描述微观粒子的状态，它可以用来计算和预测微观粒子的性质。
量子态则是描述微观粒子可能存在的所有状态的集合。
量子态的演化是由薛定谔方程描述的，薛定谔方程可以用来推导出微观粒子的运动和相互作用规律。
量子力学的发展为量子科技的发展提供了理论基础。
量子科技是利用量子力学的原理和方法来实现新的科技应用。
其中一个重要的应用是量子计算。
传统的计算机使用的是经典比特作为信息的基本单元，而量子计算则利用量子比特（qubit）作为信息的基本单位。
量子比特具有超导性质，可以同时存在多种状态，并且可以进行量子叠加和量子纠缠等特殊操作。
这使得量子计算具有处理复杂计算问题的潜力，例如模拟量子系统、优化问题和大规模数据处理等。
另一个关键的量子科技应用是量子通信。
传统的通信系统受制于信息传输速度和安全性方面的限制，而量子通信利用了量子纠缠的特性来保证通信的安全性。
量子通信中的量子纠缠可以实现信息的传输和传递过程中的安全验证，这是传统通信所无法实现的。
量子通信不仅可以提供高速的数据传输，还可以实现安全的量子密码通信。
此外，量子传感也是量子科技的一个重要方向。
传感技术是利用特定的物理效应来感知环境的变化，量子传感则利用量子力学的特性来提高传感器的灵敏度和精确度。
量子传感可以应用于精密测量、地理勘探、生物医学等领域，为各种应用提供更加精确和高效的数据。
量子力学（物理学理论）—搜狗百科
量子力学（物理学理论）—搜狗百科理论的产生及其发展量子力学是描述物质微观世界结构、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 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的热辐射定理。
德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设：在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hf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，而且跟'辐射能量与频率无关，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。
爱因斯坦于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。
1913年丹麦物理学家玻尔为解决卢瑟福原子行星模型的不稳定性（按经典理论，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），提出定态假设：原子中的电子并不像行星一样可在任意经典力学的轨道上运转，稳定轨道的作用量fpdq必须为h的整数倍（角动量量子化），即fpdq=nh，n称之为量子数。
玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射，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确定，即频率法则。
这样，玻尔原子理论以它简单明晰的图像解释了氢原子分立光谱线，并以电子轨道态直观地解释了化学元素周期表，导致了72号元素铪的发现，在随后的短短十多年内引发了一系列的重大科学进展。
这在物理学史上是空前的。
由于量子论的深刻内涵，以玻尔为代表的哥本哈根学派对此进行了深入的研究，他们对对应原理、矩阵力学、不相容原理、测不准关系、互补原理。
量子力学的几率解释等都做出了贡献。
《医学物理学教学资料》第十五章 量子力学基础(简)
由左图可看出温度T升 高，各波长的能量增
Mλ (T)
加，实确定：黑体
总辐射能量
1700K 1500K 1300K 1100K
M(T)=∫Mλ(T)dλ 与绝对温度T的四次方
成正比，即
1 2 3 4 λ(μm)
斯特藩—玻尔兹曼定律
实验证明：总辐射能量M（T）=∫Mλ(T)dλ与 绝对温度T的四次方成正比，即
此公式在短波区与曲线相符，长波时误差大。
3、普朗克公式
1900年，马克思·普朗克，根据能量量子化的假 设拟合实验曲线得出一个经验公式：
e Mλ (T) 2π 2 λ h 5 λ c h1ck T 1
此式与实验曲线完全符合，称为普朗克公式。
黑体辐射实验是物理学晴朗天空中
一朵令人不安的乌云。
M0(T)
一、光电效应的实验规律
光电效应实验装置
m
在适当波长光的照射下， 金属表面逸出电子的现象 称为光电效应
AK
OO
OO
OO
G
V
B OO
二、经典电磁波理论的缺陷
1、电子的逸出功应决定于光强； 2、任何频率的光，只要有足够的光强，
都应该产生光电效应；
3、电子积累能量需要时间，光电效应不是瞬时的。
三、 爱因斯坦方程 光量子（光子）
量子革命的导火线
辐射问题 热的物体发光，越热发出的光越明亮。
光谱的范围很广，当温度升高时，物体呈 现出的颜色向短波方向移动，人们试图结 合热力学和电磁学作出解释，不过所有的 尝试均以失败告终。
就连当时赫赫有名对物理学各方面都做出过重要贡献 的权威人物开耳文勋爵在一篇于1900年发表的瞻望二 十世纪物理学发展的文章中也说：“在已经基本建成的 科学大厦中，后辈物理学家只需要做一些零星的修补 工作就行了”，不过他还不愧为一名确有远见卓识的物 理学家，因为他接着又指出：“但是在物理晴朗天空的 远处，还有两朵小小令人不安的乌云”，即运用当时的 物理学理论所无法正确解释的两个实验现象。
医学物理学五年制教学大纲(70学时)Word版
《医学物理学》五年制本科教学大纲课程编号：20课程名称：《医学物理学》英文名称：《Medical Physics》课程类型：医学基础课总学时： 70学时 (理论课：47学时实验课：23学时)学分：4学分适用对象：预防医学；临床医学；麻醉学；医学影像学；医学检验；眼视光学；法医学。
《医学物理学》是高等医学教育中的一门重要的基础课，它的任务和目的是使学生比较系统地掌握现代医学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技术和方法，培养学生辩证唯物主义世界观和分析问题、解决问题的能力。
为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生和科研工作打下必要的物理基础。
通过本门课程的学习：（一）授予学生系统的物理学知识,使他们在中学物理学的基础上进一步掌握物理学的基本概念、基本规律及研究方法,扩大物理学的知识领域，为学习现代医学准备必要的物理基础。
（二）通过物理实验使学生获得物理实验方法和基本技能的训练,培养学生的科研工作能力和良好的工作作风。
（三）通过对物质运动的普遍规律的认识,帮助学生建立辩证唯物主义的世界观,通过了解物理学在我国的发展和应用,对学生进行爱国主义和社会主义教育。
按照教学计划，《医学物理学》总学时为70学时,其中,理论课47学时, 实验课23学时。
教学内容以现代医学所需要的物理学基础为主，力求反映现代医学技术所涉及的物理原理，贯彻理论联系实际的原则，既保证教学质量又不使学生负担过重。
在教学过程中，开展启发式教学，充分调动和发挥学生的主动性和开创性。
为了培养学生自学能力，提倡学生自学，增加了学生自学的内容。
为增加学生的知识面和知识深度，在教材的部分章节后面增加了一些医学与物理知识相结合的内容以及物理新技术在医学领域应用的阅读材料。
本课程期末考试采用闭卷考试。
总成绩中实验课成绩占20％、期末考试成绩占80％。
绪论目的要求：熟悉物理学与医学的内在联系。
学时安排: 理论课：1学时教学内容：物理学的研究对象,物理学与生命科学的关系,物理学的研究方法及其科学思维。
量子力学基础及化学键和分子间力的理论简述
量子力学基础及化学键和分子间力的理论简述一、量子力学：黑体辐射所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。
黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律R=σΤ^4，σ=5.670 51×10^-8 W·m^-2·K^-4 R：发光度，维恩位移定律λmax=C/T λmax，最大发光度波长 C=2.898×10^-6m·K普朗克量子论物体中频率为v的谐振子的能量是不连续的，它的一最小值E的整数倍，E=hv,h=6.6260755×10^-34J·s光电效应爱因斯坦光电学说:光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。
这类光变致电的现象被人们统称为光电效应。
光电效应说明了光具有粒子性。
相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射。
P=mc=E/c=hv/c=h/λ氢原子光谱氢原子光谱是最简单的原子光谱。
由A.埃斯特朗首先从氢放电管中获得，后来W.哈根斯和H.沃格耳等在拍摄恒星光谱中也发现了氢原子光谱线。
到1885年已在可见光和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条谱线，谱线强度和间隔都沿着短波方向递减。
其中可见光区有4条，分别用Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，其波长的粗略值分别为656.28纳米、486.13纳米、434.05纳米和410.17纳米。
氢原子光谱是氢原子内的电子在不同能级跃迁时发射或吸收不同频率的光子形成的光谱。
氢原子光谱为不连续的线光谱.电子衍射德布罗意假设(德布罗意关系式)：λ=h/p=h/(mv)波粒二象性微观粒子既具有粒子性，又具有波动性；在一些条件下表现粒子性，在一些条件下表现波动性。
不确定性原理由德国物理学家海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出。
本身为傅立叶变换导出的基本关系：若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对，且已由其幅度的平方归一化（即f*(x)f(x)相当于x的概率密度；F*(k)F(k)/2π相当于k 的概率密度，*表示复共轭），则无论f(x)的形式如何，x与k标准差的乘积ΔxΔk 不会小于某个常数（该常数的具体形式与f(x)的形式有关）。
量子物理学的诞生普朗克量子假设 光电效应 爱因斯坦光量子理论
普朗克黑体辐射公式
或 普朗克的量子假设突破了经典物理学的观 念，第一次提出了微观粒子具有分立的能量值, 既微观粒子的能量是量子化的。
理论曲线 实验曲线
一维谐振子的能 量取分立值
实验值与理论值 符合的很好
例3 音叉尖端的质量为 0.05kg，振动频率为 480Hz， 振幅为1mm。 求尖端振动的量子数。 解 机械振动能量为：
1.组成腔壁的原子、分子可视为带电的一维线性 谐振子，谐振子能够与周围的电磁场交换能量。
2.每个谐振子的能量不是任意的数值, 频率为ν的 谐振子，其能量只能为 hν, 2 hν, …分立值。 h =
6.626×10 –34 J·s ,为普朗克常数。
3.当谐振子从一个能量状态变化到另一个状态时, 辐射和吸收的能量是hν的整数倍:
1.实验原理
T 为真空管， K 为发 射电子的阴极， A 为阳极 ，用一定频率和强度的单 色光照射K时, 金属将释放 出光电子， 若在两极 上加 一定的电压 U , 则回路中 就出现光电流。
量子物理学的诞生普朗 克量子假设 光电效应 爱
因斯坦光量子理论
2020年5月17日星期日
第15章 量子物理基础
15.1 量子物理学的诞生——普朗克量子假设 15.2 光电效应 爱因斯坦光子假说 15.3 康普顿效应及光子理论的解释 15.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 15.5 微观粒子的波粒二象性 不确定关系 15.6 波函数 一维定态薛定谔方程 15.7 氢原子的量子力学描述 电子自旋 15.8 原子的电子壳层结构
2、 平衡热辐射
物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的 能量恰相等时称为热平衡。此时物体温度恒定不变。
3、 描述热辐射的物理量
医用物理学
一、课程名称：医用物理学二、基本信息：课程编号：课程性质：必修英文名称：Medical Physics课程类别：学科基础教学总学时：48学分：先修课程：人体解剖学、教育学适用专业：护理类专业开课教学系：护理系开课教研室：电气电工教研室学生对象：本科二年级学生三、课程制定依据本标准依据国家人力资源和社会保障部，对护理队伍建设领域所对应的工作岗护理人才要求的技能标准和《国家中长期教育改革和发展纲要（2010--2020年）》、《国务院关于当前护理教育的若干意见》而制定。
四、课程简介医学物理学是高等医学教育中的一门专业基础课程。
它的任务和目的是：使学生比较系统地掌握医学科学所需要的物理学基础理论、基本知识、基本技能，培养学生辩证唯物主义世界观和观察问题、分析问题、解决问题的能力，为学生学习后续课程以及将来从事医疗卫生、科学研究工作打下必要的物理基础。
教学内容是以高中毕业为起点，以学习医学科学所需要的物理“三基”内容为主，对物理学与医学联系密切相关的内容应作比较广泛和深入的讨论，但主要是针对这些医学问题中的物理学原理，不应过多地涉及具体的医学内容。
对于那些为了保持物理学体系所必须保留而又与中学重复的内容，要求学生掌握，但不作讲授。
对于全新的或是根据专业需要应加强的内容，即是教师讲授和要求学生掌握的内容，也应做到少而精，既保证教学质量又不使学生负担过重。
五、课程目标（一）基本理论与基本知识1. 掌握物体弹性的基本理论、流体的运动规律、液体的表面张力、毛细现象、气体栓塞。
2. 掌握机械振动的基本规律、机械波的传播规律。
3. 掌握光的干涉、光的衍射、球面成像规律、视力矫正方法。
（二）基本技能1.掌握游标尺、螺旋测微器、Ostwald粘滞计、听觉实验仪等仪器的基本操作技能。
2.熟悉有效数字的概念、测量结果的处理方法、人耳的听阈曲线。
3.了解光栅光谱、液体粘滞系数的测量方法。
六、课程教学内容及安排绪论[目的要求]1.了解医学物理学的含义；2.了解医学物理学的研究对象及方法；3.了解医学物理学与物理学、医学的关系；4.了解学习医学物理学的目的。
第十五章 量子力学基础
1 1 R ( 2 2 ) k n
7 1
1
（里德伯常数R 1.0973731 10 m )
13
二、玻尔氢原子理论（1913年）：
1、三个基本假设 h （1）量子条件：电 L mr n 2 子只能在满足如下 条件的轨道上运动 （n=1、2、3、为量子数）
（2）定态假设：电子在上述轨道上运动时， 原子不向外辐射能量，原子处于稳定的状态 （定态），原子具有确定的能量（En）。 （3）跃迁假设：当原子从定态En跃迁到定态Ek时， 辐射或吸收一个光子，光子的频率由下式决定
px px E x px m
p E E 2m
E t / 2
23
第五节
量子力学的原子结构概念（§7）
一、四个量子数： （1）能量量子化——主量子数n：（反映氢 原子能量的量子化）
（2）角动量量子化——角量子数（辅量子数）l： （反映电子绕核运动角动量的量子化）
5
（与实验结果惊人符合）
二、普朗克能量子假设： 1、普朗克能量子假设： 1）辐射体是由带电谐振子组成，可以吸收和 辐射电磁波。 2）谐振子只能处于某些特定的能量状态，每一 状态的能量只能是最小能量值ε0 的整数倍，即 ε0、2ε0、3ε0、…、nε0（n为量子数）。当谐振 子辐射或吸收能量时，谐振子从一个状态跃迁 到另一个状态。 ε0 ——能量子。 3）能量子ε0 与谐振子的频率成正比：即 ε0 =h。 普朗克常数h=6.626×10-34J●S
自旋磁量子数ms=-s,-s+1,…,+s 对于给定的主量子数n，电子可能的运动状 态为
Z n 2(2l 1) 2n
0
n 1
2
27
量子力学数学基础简介
目录第1章量子力学简史............................... 错误！未指定书签。
第2章量子力学重要内容简介.......................... 错误！未指定书签。
2.1基本假设 ...................................... 错误！未指定书签。
2.2对易力学量完全集 .............................. 错误！未指定书签。
2.3态矢量、算符 .................................. 错误！未指定书签。
2.3.1态矢量 .................................... 错误！未指定书签。
第3第4章量子力学中泛函分析的应用...................... 错误！未指定书签。
4.1量子态的矩阵表示 .............................. 错误！未指定书签。
4.2算符 .......................................... 错误！未指定书签。
4.3本征方程 ...................................... 错误！未指定书签。
4.4平均值 ........................................ 错误！未指定书签。
第5章后序.......................................... 错误！未指定书签。
参考文献.......................................... 错误！未指定书签。
第一章量子力学简史1900年，普朗克提出辐射量子假说，假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，比例常数称为普朗克常数，从而得出黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。
量子力学在光学系统中的应用
量子力学在光学系统中的应用引言：量子力学是描述微观粒子行为的物理学理论，它在光学系统中的应用已经取得了巨大的成功。
本文将介绍量子力学在光学系统中的应用，并探讨其中的原理和实现方式。
一、量子力学基础知识在介绍量子力学在光学系统中的应用之前，我们需要先了解一些量子力学的基础知识。
量子力学是一种描述微观粒子行为的理论，它基于波粒二象性的概念，将微观粒子视为既具有波动性又具有粒子性的实体。
量子力学通过波函数描述粒子的状态，通过算符描述物理量的测量，并通过薛定谔方程描述粒子的运动。
二、量子力学在光学系统中的应用1. 光的粒子性量子力学首次揭示了光的粒子性质，即光子。
光子是光的最小能量单位，具有离散的能量和动量。
光的粒子性使得我们可以通过光的量子行为来解释光的各种现象，如光的散射、吸收和发射等。
2. 光的波动性与光的粒子性相对应的是光的波动性。
根据量子力学的波粒二象性理论，光既可以被看作粒子也可以被看作波动。
光的波动性使得我们可以用波函数来描述光的传播和干涉现象。
3. 量子光学量子光学是将量子力学的概念和方法应用于光学系统的研究领域。
在量子光学中，光被视为由光子组成的量子态，光的传播和干涉现象可以通过量子力学的算符来描述和计算。
量子光学的研究成果不仅推动了光学技术的发展，还为量子信息和量子计算等领域提供了理论基础。
4. 量子光学实验量子光学的理论研究离不开实验验证。
通过实验，科学家们可以观察和测量光的量子行为，验证理论模型的准确性。
例如，双缝干涉实验可以用来验证光的波粒二象性，光的量子纠缠实验可以用来研究光的非经典性质。
三、量子力学在光学器件中的应用1. 量子点激光器量子点激光器是一种基于量子力学效应的激光器。
它利用量子点的能级结构和量子限域效应，实现了高效率、低阈值和宽谱线的激光输出。
量子点激光器在通信、光存储和生物医学等领域具有广泛的应用前景。
2. 量子光学器件量子光学器件是利用量子力学的特性设计和制造的光学器件。
量子力学基础
Gˆi (q,t) Gii (q,t)
其中Gi为常数。 将Ψ(q,t)描写的状态称为力学量的本征态，此式称 为力学量的本征方程；
Gi称为的第i个本征值； Ψ(q,t)为相应的本征函数
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6/8/2020
1.1 基本假设----假设3
[,] 0,[ pˆ, pˆ] 0,[, pˆ] i
对易子的几个基本规则： [Fˆ , Gˆ ] [Gˆ , Fˆ ]
[Fˆ , Gˆ Hˆ ] [Fˆ , Gˆ ] [Fˆ , Hˆ ] [FˆGˆ , Hˆ ] [Fˆ , Hˆ ]Gˆ Fˆ[Gˆ , Hˆ ] [Fˆ , Gˆ Hˆ ] [Fˆ , Gˆ ]Hˆ Gˆ[Fˆ , Hˆ ]
第一章 量子力学基础
1.1 量子力学基本假设 1.2 算符 1.3 力学量同时有确定值的条件 1.4 测不准关系 1.5 Pauli原理
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6/8/2020
1.1 基本假设—假设1
•假设1---状态函数和几率
（1）状态函数和几率
• 微观体系的任何状态可由坐标波函数Ψ(q,t)来表示。
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6/8/2020
1.1 基本假设---假设1
简并本征态的线性组合仍是该体系的本征态，且本
征值不变；非简并本征态的线性组合也仍是该体系的可
能状态，但一般不再是本征态，而是非本征态.
a
1 2
(2s
2 px
2 py
2 pz )
a
1 2
(2s
2 px
2 py
2 pz )
量子力学基础知识
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
上一内容
第一章 量子力学基础知识
1 . 微观粒子的运动特征 2 . 量子力学基本假设 3 . 算符、本征方程及其解 4 . 势箱中自由粒子的薛定谔方程及其解
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十九世纪末的物理学
结构化学基础课程使用的教材
结 构 化 学
第 4 版
周公度,段连运 编
北京大学出版社
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结构化学
《结构化学》 是进入微观世界的通行证， 是解剖物质结构的手术刀， 是搭建化学键的指挥官， 是解析谱图的翻译器， 是研制新材料的设计师， 是化学教学的催化剂， 是化学研究的显微镜和探照灯……
1.1.1 黑体辐射和能量量子化
黑体是一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐 射的物体。带有一微孔的空心金属球，非常接近于黑体， 进入金属球小孔的辐射，经过多次吸收、反射、使射入 的辐射实际上全部被吸收。当空腔受热时，空腔壁会发 出辐射，极小部分通过小孔逸出。黑体是理想的吸收体， 也是理想的发射体。
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主讲教师：吕申壮 教授 授课学时：60 参考书：
1.厦门大学化学系物构组，《结构化学》，科学出版社，2004年. 2.江元生，《结构化学》，高等教育出版社，1997年. 3.谢有畅 邵美成，《结构化学》，第二版，人 民教育出版社，1983年.
学分：3
4. 徐光宪、王祥云，《物质结构》，第二版，高等教育出版社，1987年 . 5. 周公度、段连运，《结构化学基础（第3版）习题解析》，北京大学出版社，2002年第一版. 6. 周公度，《结构和物性：化学原理的应用》，高等教育出版社，2000年第一版。
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R8m 02h43ec1.0973177 03m0 1
h
18
第四节 物质的波动性质（§5,6）
h
m c2 c2
Pm chh cc
四、康普顿效应（1923年）——光的 波粒二象性的有力证明。
h
11
第三节 玻尔的氢原子理论 （§4）
一、卢瑟福的原子结构模型——核式结构模型
1、 1911年卢瑟福，α粒子散射实验
1
铂 膜
8000
粒子
2°~3°
h
12
2、卢瑟福的原子核式结构模型
原子（10-10m） 原子核（10-14~10-15m） +Ze
0h2 me2
n2
vn
e2
2 0hn
En
Ek
Ep
12mn2v4e02rn
e2
80rn
e2
rn
e2
m4e 13.58
80rn
802h2n2
n2
(ev)
h
16
3、原子的能级：
En8m 02h24ne2 1n3.2 58(ev)
1）基态：n=1，E1最小， 原子最稳定（正常状态）
2）激发态：n>1 ， En> E1， 原子不稳定（10-8s），会向 基态跃迁。
对应原理：在大量子数极限情况下，量子 体系的行为将逐渐地趋于与经典力学体系 相同。
对应原理是将量子体系与经典力学体系联 系的桥梁。
早 普朗克能量量子化假设
期 量 爱因斯坦光子假设
对应原理的 量子力学
子 玻尔的氢原子理论
论
h
15
3、原子的能级：
Lmvnrn
n h
2
e2
4 0rn2
m vn2 rn
rn
状态的能量只能是最小能量值ε0 的整数倍，即 ε0、2ε0、3ε0、…、nε0（n为量子数）。当谐振 子辐射或吸收能量时，谐振子从一个状态跃迁
到另一个状态。 ε0 ——能量子。
3）能量子ε0 与谐振子的频率成正比：即
普ε0朗=h克。常数h=6.626×10-34J●S
h
6
2、普朗克能量子假设的意义： 1）第一次指出经典物理学理论不能应用于 微观现象，必须用“量子”概念才能说明。
（Us——遏止电压）
h
8
4）对不同的阴极金属
都有不同的逸出功A和
入射光红限频率（截
止频率）0，即≥0
K
A与0一一对应。
vA
4） 遏止电压Us与光强无关，而与照射光频率有关。
Us=k（ -0 ）（ ≥0 ） 5）具有瞬时性：t≤10-9s （≥0）
h
9
二、爱因斯坦光量子假设：
1、经典物理学理论的困难：
第十五章 量子力学基础
第一节 黑体辐射
一、黑体辐射：
1、基本概念：
热辐射：由热运动引起的辐射现象（原子 吸收热运动的动能进入激发态，然后又以 电磁波的形式将多余能量辐射出来）。
热平衡辐射：一个物体辐射出去的电磁波 的能量等于它同时间内吸收的辐射能时， 物体的温度保持不变。
h
1
绝对黑体（简称黑体）：对入射的电磁波 能全部吸收的物体。即绝不反射电子波。 （理想模型）如宇宙中的黑洞。
1300K
Tm b
1100K
λm——峰值波长
012345
b2.89 18 3 0 m K
λ（μ）
应用：高温遥测、红外追踪、热像仪（人
体辐射波长在900~1200nm，远红外区）、热象
图（能分辨1cm2范围内0.03°C的温度差异，可
诊断癌症、脉管炎等）。
h
4
C、瑞利-金斯公式（1890年）：
M(T)C14T （长波部分相符）
D、维恩公式（1896年）：
M(T)C25eCT3
（短波部分相符）
E、普朗克公式（1900年）：
hc
M (T)2h2c 5/e (kT1)
（与实验结果惊人符合）
h
5
二、普朗克能量子假设：
1、普朗克能量子假设： 1）辐射体是由带电谐振子组成，可以吸收和 辐射电磁波。
2）谐振子只能处于某些特定的能量状态，每一
光的电磁波理论无法解释光电效应.
2、爱因斯坦光电效应方程： 光量子假设：光辐射场由光量子组成 ，每个光
量子的能量ε和光辐射场的频率成正比 ，即
=h 。一个电子一次吸收一个光量子。
爱因斯坦光电
h 1m2 A
效应方程：
A=h02——逸出功
Us h eA ek(h0)
密立根（1916年） 10
三、光的波粒二象性： 由相对论可知：=mc2=h，则
3）电离：n→∞， En →0，电子脱离原子束缚。
电离能E电离：使电子从基态电离所须供给的
能量。 E电离=E ∞-E1= -E1
h
17
4、玻尔理论对前述两矛盾的解释：
（1）原子的稳定性的矛盾（定态假设）
（2）氢原子光谱的矛盾
EnEk
h
8m 02h4e3(k12n12)
1c8m02h4e3c(k12 n12)
（原子序数Z） 电子（Z个）
-e
3、原子核式模型与经典电磁理论的矛盾：
原子的稳定性的矛盾 1
11
氢原子光谱的矛盾 R(k2 n2)
（里德 R 伯 1.0常 97 数 317 70 m 3 1)1
h
13
二、玻尔氢原子理论（1913年）：
1、三个基本假设
（1）量子条件：电 子只能在满足如下
Lmr n h 2
d M (T) ～ 波长范围内辐出度
则 d M (T)M (T)d
总辐 M （ T ） 出 0 d( M T 度 ) 0 M （ T ） d
h
3
A、斯特藩-玻耳兹曼定律： Mλ（T）
M(T)T4
1700K
5 .6 1 7 8 W 0 m 2K 4 1500K
B、维恩位移定律：
条件的轨道上运动 （n=1、2、3、为量子数）
（2）定态假设：电子在上述轨道上运动时，
原子不向外辐射能量，原子处于稳定的状态 （定态），原子具有确定的能量（En）。 （3）跃迁假设：当原子从定态En跃迁到定态Ek时， 辐射或吸收一个光子，光子的频率由下式决定
h EnEk h
（频率条件） 14
2、对应原理(1920年）
2）标志着人类对自然规律的认识从宏观领 域进入到微观领域。
3）使人们冲破了经典观念的长期束缚，鼓励 人们建立新概念，探索新理论。
h
7
第二节 光的量子性（§2-§3）
一、光电效应的实验规 律： 1、装置：（可见 光到紫外）
K
vA
2、实验规律：
1）饱和光电流∝入射光强
2)光电子最大12初 m动 2 e能 Us
黑体辐射：黑体的热辐射。
黑体模型：用不透明的 材料制成一个带小孔的 大空腔，由小孔射入空 腔的电磁波被空腔完全 吸收掉，这个空腔可看 作黑体。当给空腔加热 时，由小孔发出的辐射 就是黑体辐射。
h
2
2、黑体辐射规律： （红外到可见光） 辐出度——黑体表面单位面积的辐射功率
单色辐出度—某一单色光的辐出度Mλ（T）