德国物理学家,斯特恩(OttoStern,1888——1969),以
1943年诺贝尔物理学奖
1943年诺贝尔物理学奖1943年物理学奖得主，是美国的奥托·斯特恩（Otto Stern），获奖理由是他开发了分子束的方法并且测量了质子的磁矩。
奥托·斯特恩（Otto Stern，1888—1969），是美籍德裔人。
1888年出生于德国的索劳（Sorau），1892年随父母到布雷斯劳（Breslau）上中学，1906年开始学习物理化学，1912年获得布雷斯劳大学博士学位。
同年，他到布拉格担任爱因斯坦的助手，以后随爱因斯坦转到苏黎士。
1914年，斯特恩成为法兰克福大学物理化学的私人讲师。
1911年，法国物理学家杜诺页（L.Dunoyer）第一次设计并制成了分子束装置。
该装置是一个长约20厘米的真空管，内部分为三个室。
源室内放有金属钠，加热后形成钠蒸汽，穿过第一个管口进入平直室，再穿过第二个管口进入观察室，最后沉积在管壁上。
只有沿着直线穿过两个管口的钠原子才能沉积在管壁上，可见原子束是直线前进的。
上述装置基本上体现了现代分子束实验的三个要素：分子束源、平直孔道和侦测方法。
1920年，斯特恩在法兰克福大学工作期间，开始进行分子束实验。
在抽成真空的钟罩中央固定一根银丝，通电加热使银丝蒸发并向各个方向发射银原子，但只有通过平直狭缝的一束才可能到达玻璃侦测板上沉积而形成一条窄线。
斯特恩让整套装置沿垂直轴旋转，转速高达每分钟2700转。
先是正转，然后反转。
测得沉积图形的微小移动，判断原子运动1的不远速率为580米/秒，从沉积图形的展宽可以看出原子速度呈一定分布。
空间量子化的概念是索茉菲于1916年提出来的，当时他为了描述氢原子在外磁场和外电场作用下的行为而借助于量子理论。
他认为，原子中电子的轨道只能假设在空间取某些分量的方向。
例如，在沿Z方向有外磁场的情况下，电子轨道的法线与磁场方向所夹的角度只能取下列值：cosθ＝+1、0、-1，即电子轨道的只能取三个方向：平行、反平行和垂直于磁场。
空间量子化可以完美的描述斯塔克效应和正常的塞曼效应，对于解释X射线谱线和氦谱线起过重要作用，然而一直没有得到实验的证实。
世界科技全景之伟大的实验物质的波动性和第三量子数
物质的波动性和第三量子数1888 年，奥托〃斯特恩出生在德国的西里西亚省的斯赫劳。
他的父亲是一个买卖兴隆的粮食商兼磨坊主。
家境富裕大大有利于斯特恩从事科学事业。
他是家中五个孩中最大的一个。
他的中小学教育是在布列斯劳（现在在波兰境内）完成的。
从1906 年开始，他以当时时髦的方式遍游德国各个大学，同时在弗雷堡、慕尼黑和布列斯劳也做一些工作。
他是一个无忧无虑的，无所牵挂的年轻人，比当时德国的绝大多数大学生都自由。
他随心所欲从事一些与其事业并无直接关系的工作。
由于他对热力学感兴趣，促使他回到了布列斯劳，因为那里有一所重点研究热力学的物理化学学校。
就是在那里，于1912 年他获得了物理学博士学位。
在这一年，他开始受到爱因斯坦的影响。
他和爱因斯坦一起到布拉格工作，1913 年又一起迁到苏黎克。
斯特恩对爱因斯坦的分子研究比相对论更感兴趣。
1914 年，他和马克斯〃博恩相识，并开始在一起工作。
就在这一年，他被批准为无薪俸的大学讲师。
第一次世界大战期间，斯特恩虽在军队服役，但仍继续着他的科学研究工作。
他在波兰当了一段时间的气象员，到战争最后一年他被抽调到柏林的纳恩斯特实验室工作。
战后，他发明了分子束方法，研究自由原子，模拟光线。
在这里要介绍的原子束实验是他证明物质波动性的基础。
在古典物理学中，物质被认为纯粹是微粒。
1923 年，他搬到汉堡，建立了自己的实验室，更多更新的设备使他有可能进一步发展他的分子束方法，最后真正证明了物质的波动性。
面临纳粹制度的威胁，斯特恩于1933 年离开德国，迁居到美国，在卡内基研究所工作。
他和被希特勒赶出的某些德国人不一样，虽然离开了祖国，但从未停止过工作。
1943 年，他荣获诺贝尔奖金。
1946 年，他在加利弗尼亚州的伯克莱退休，1969 年，在该地逝世。
斯特恩从他自己发明的分子束设备的发现与其埋头所检验的假说问题有关。
这些假说与传统的物理学背道而驰。
尼尔斯〃博尔在卢瑟福证明原子核形式的启示下，发展了原子的电子理论。
核磁共振
核磁共振核磁共振（NMR ）是一种磁共振现象，是原子核在核能级上的共振跃迁。
利用核磁共振可以测定原子核的磁矩，精确地测量磁场，研究物质结构。
1922年斯特恩（Otto Stern 1888—1969）通过实验，用分子束方法证明了原子核磁矩空间量子化，并为进一步测定质子之类的亚原子粒子的磁矩奠定了基础。
此后，拉比(Isidor Isaac Rabi 1898—1988)发展了分子束磁共振方法，可以精密测量核磁矩和光谱的超精细结构。
1946年布洛赫（Felix Bloch 1905—1983）实现了原子核感应，现称核磁共振。
当年年底，塞尔(Edward Mills Purcell 1912—1997)首次报告了在凝聚态物质中观察到的核磁共振现象。
1943年斯特恩因在发展分子束方法上所作的贡献和发现了质子的核磁矩获得诺贝尔物理学奖。
1944年拉比因用共振方法记录了原子核的磁特性获诺贝尔物理学奖。
1952年布洛赫和塞尔因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现分享诺贝尔物理学奖。
在稳态核磁共振的基础上，1950年代出现了脉冲核磁共振方法，得到高灵敏度、高分辨率的核磁共振信号。
核磁共振与计算机结合，发展了许多高新技术。
其中包括在医疗诊断中常见的核磁共振三维成象技术。
本实验只研究稳态核磁共振方法。
实验目的1．了解核磁共振的基本原理。
2．利用核磁共振法测定质子和原子的旋磁比γ、朗德因子g 。
H 11F 1993．掌握一种测定磁场强度的方法。
实验原理1．原子核的自旋与磁矩原子核的重要特性，除了电荷与质量外，还有核自旋，即核的本征动量矩。
由原子核的自旋可以求出原子的核磁矩。
如果原子核的质量密度ρm 和电荷密度ρq 处处成正比，一个角动量为P ，的原子核产生的磁矩为P m q g N r v2−=μ (1) 式中q 是原子核电荷，m N 是原子核的质量，g 称为核的朗德因子，是一个因原子核而异的常数，实验测出质子的g ＝5.585691；中子的g ＝—3.8262，表示中子的磁矩μ与自旋角动量P 方向相反。
量子力学 6-1 电子自旋的实验证据
6-1 电子自旋的实验证据
第六章 电子自旋 全888—1969），
1888年2月17日出生于德国。1906年开 始学习物理化学，1912年在布雷斯劳大 学获博士学位。同年他到布拉格当爱因 斯坦的助手，以后又随爱因斯坦转到苏 黎世，1913年成为物理化学私人讲师。 1943年诺贝尔物理学奖授予斯特恩，表 彰他发展分子束方法和发现了质子的磁矩。
M sz e Sz
7
S
自旋回旋磁比率：
6-1 电子自旋的实验证据
第六章 电子自旋 全同粒子 能级排列
注意
此节重点
(1)理解电子自旋是一种纯粹的量子力学效应，没有经 典图象与之对应。（不是电子自转之类的空间运动）
(2)验证电子自旋存在的实验是斯特恩—盖拉赫实验 (3)每个电子具有自旋角动量 向的取值只能有两个 S z 。 2
1922年，他和合作，成功地做了斯特恩-盖 拉赫实验，通过这个著名实验，他们用分 子束方法证明了空间量子化的真实性，并 为进一步测定质子之类的亚原子粒子的磁 矩奠定了基础。
2
6-1 电子自旋的实验证据
第六章 电子自旋 全同粒子 能级排列
格拉赫（Walther Gerlach）
1889出生于德国. 1912年于图宾根大学获得物理学博士学位。 他的研究对象是黑体辐射和光电效应。一战期间, 盖拉赫和 维恩一起发展无线电报技术。在工业界呆了一段时间后, 盖 拉赫于1920年在法兰克福的实验物理研究所谋到了一个助手 的位置, 该所紧捱着玻恩的理论物理所。后来和斯特恩合作 完成了斯特恩-盖拉赫实验. 3
6-1 电子自旋的实验证据
第六章 电子自旋 全同粒子 能级排列
从薛定谔方程出发可以解释许多微观现象，例如计 算谐振子和氢原子的能级从而得出它们的谱线频率 等。计算结果在相当精确的范围内与实验符合。
斯特恩-沃尔默方程
斯特恩-沃尔默方程斯特恩-沃尔默方程（Stern–Volmer equation）是描述荧光强度与氧气浓度之间关系的一个重要方程。
它由德国物理学家Otto Stern和Max Volmer在1921年提出，用于研究氧化还原反应和荧光强度之间的关联。
该方程在生物医学、化学、环境科学和材料科学等领域中被广泛应用。
F0/F=1+KQ[O2]其中，F0为在缺氧条件下的荧光强度，F为在氧气浓度为[O2]时的荧光强度。
KQ是一个常数，称为荧光淬灭常数，代表氧气分子与荧光染料之间的相互作用强度。
斯特恩-沃尔默方程的原理是基于氧气对荧光染料的淬灭效应。
荧光染料在受激发光的条件下会发出荧光，而氧气分子可以与荧光染料发生淬灭反应，使得荧光强度降低。
当氧气浓度较低时，淬灭效应较小，荧光强度接近F0。
而当氧气浓度较高时，淬灭效应增加，荧光强度会逐渐降低。
方程中的KQ是一个反映氧气与荧光染料相互作用强度的常数。
它描述了氧气分子与荧光染料发生淬灭反应的速率。
KQ越大，说明氧气与荧光染料之间的相互作用越强，荧光强度降低的速度越快。
斯特恩-沃尔默方程的应用非常广泛。
在生物医学领域，该方程常用于测量细胞中氧气浓度的变化，以研究细胞呼吸和代谢的过程。
在化学和环境科学领域，斯特恩-沃尔默方程可用于评估溶液中的氧气浓度，以研究化学反应和环境污染的影响。
在材料科学领域，该方程常用于研究荧光材料的性质和应用。
总之，斯特恩-沃尔默方程是描述荧光强度与氧气浓度之间关系的一个重要方程。
它的提出和应用为我们深入理解氧化还原反应和荧光现象提供了理论基础，也在多个领域中发挥着重要作用。
结构化学发展历史与Nobel奖
结构化学发展历史与Nobel奖1. 量子力学(QM—Quantum Mechanics)普朗克(1858-1947, Max Karl Ernst Ludwig Planck)因发现能量子(量子理论)获1918年Nobel 物理奖爱因斯坦(1879-1955, Albert Einstein)因在数学物理方面的成就，特别是发现了光电效应规律，获1921 年Nobel物理奖尼尔斯·玻尔(1885-1962, Niels Henrik David Bohr)因原子结构和原子辐射的研究,获1922年Nobel物理奖德布罗意(1892-1987, Louis Victor De Broglie)因发现电子的波动性，获1929年Nobel物理奖海森伯(1901-1976,Werner Heisenberg)因创立量子力学和应用该理论发现氢的同位素1932 年获Nobel物理奖薛定谔(1887-1961, Erwin Schrödinger)发现原子理论的有效新形式波动力学狄拉克(1902-1984,Paul Advien Maurice Dirac)相对论性的波动力学方程，1933 年获Nobel物理奖泡利(1900-1958, Wolfgang Pauli)发现Pauli不相容原理,1945年获Nobel物理奖波恩(1882-1970, Max Born)量子力学基础研究，特别是波函数的统计解释, 1954年获Nobel物理奖2. 量子化学(QC — Quantum Chemistry)鲍林(1901-1994, Linus Carl Pauling)因对化学键本质的研究并用以阐明复杂物质的结构,1954年Nobel化学奖, 1962年Nobel和平奖马利肯(1896-1986, Robert Sanderson Mulliken)因在分子化学键和电子结构方面的奠基性工作—分子轨道理论, 1966年获Nobel化学奖福井谦一(1918-1998, Fukui Kenichi)前沿轨道理论霍夫曼(1937-, Roald Hoffmann)分子轨道对称守恒原理1981年获Nobel化学奖科恩(1923-, Walter Kohn)因发展密度泛函理论，1998年Nobel化学奖。
诺贝尔物理学奖-1943
1943年諾貝爾物理學獎−−分子束方法和質子磁矩1943年諾貝爾物理學獎授予美國賓夕法尼亞州匹茲堡的卡內奇技術學院的德國物理學家斯特恩(Otto Stern，1888−1969)，以表彰他在發展分子束方法上所作的貢獻和發現了質子的磁矩。
斯特恩1888年2月17日出生於德國的索勞(Sorau)。
1892年隨父母到布雷斯勞(Breslau)上中學。
1906年開始學習物理化學，1912年在布雷斯勞大學獲博士學位。
同年他到布拉格當愛因斯坦斯特恩的助手，以後又隨愛因斯坦轉到蘇黎世，1913年成為物理化學私人講師。
1914－1921年斯特恩一直在法蘭克福大學任理論物理學私人講師。
中間有一段時間被徵入伍，從事軍事工作。
斯特恩最早的工作是做統計熱力學和量子理論的研究，曾經在這些方面發表過一系列重要論文。
後來興趣轉到分子束方法，他以創造性的設計證明了分子束方法是研究分子、原子和原子核特性的有力方法。
其中早期的一項工作就是實驗驗證氣體中馬克士威分子速度分布定律，取得了有關分子速度分布的初步實驗證據。
他和蓋拉赫(W. Gerlach)合作，在1922年做成功的斯特恩-蓋拉赫實驗更是膾炙人口的著名實驗，通過這個實驗，他們用分子束方法一舉證明了空間量子化的真實性，並為進一步測定質子之類的次原子粒子的磁矩奠定了基礎。
斯特恩在三十年代初用氫和氦的原子和分子射線產生干涉，第一次顯示了原子和分子的波動性。
斯特恩的分子束方法淵源於杜諾頁（L. Dunoyer）的演示。
1911年法國物理學家杜諾頁第一次設計並製成了分子束裝置。
長約20釐米的真空管，內部分成三個室。
源室內放有金屬鈉，加熱後形成鈉蒸氣，穿過第一個管口進入準直室，再穿過第二個管口進入觀察室，最後沉積在器壁上。
只有沿直線穿過兩個管口能夠到達的面上才能有鈉原子沉積，可見原子束是直線前進的。
上述裝置基本上體現了現代分子束實驗的三個要素，即：分子束源、準直孔道及偵測方法。
1920年，斯特恩在法蘭克福大學工作期間，開始進行分子束實驗。
【历届诺贝尔奖得主(三)】1943年化学奖,生理学或医学奖和物理学奖
1943年12月10日第43届诺贝尔奖化学奖匈牙利,赫维西(GeorgedeHevesy1885-1966),在化学研究中用同位素作示踪物瑞典化学家。
1885年8月1日生于匈牙利布达佩斯，1966年7月5日卒于联邦德国弗赖堡。
早期在布达佩斯接受教育。
1908年在德国弗赖堡大学获博士学位。
1920～1926年，在丹麦哥本哈根大学理论物理学研究所工作。
1926年起，在德国弗赖堡大学任物理化学教授。
1935年离德去丹麦。
1943年任斯德哥尔摩大学教授。
赫维西1911年在英国曼彻斯特大学工作时，E.卢瑟福建议他进行镭D的研究，当时同位素概念正在形成，他分离铅和镭D 的企图几经失败之后，反过来利用同位素之间难以分开的特点创立了放射性示踪方法。
1912年和F.A.帕内特合作，用铅210作为铅的示踪物，测定了铬酸铅的溶解度。
1923年他和D.科斯特在哥本哈根发现了元素铪，对原子的电子层结构理论和元素周期性的阐明有重要意义。
此外，他和V.M.戈尔德施米特一起提出了镧系收缩原理。
1934年他又用磷的放射性同位素研究了植物的代谢过程。
还用示踪方法对人体生理过程进行研究，测定了骨骼中无机物组成的交换。
由于在化学研究中用同位素作示踪物，赫维西获得1943年诺贝尔化学奖，并获得1959年和平利用原子能奖。
此外他曾获得法拉第奖章、科普利奖章、玻尔奖章和福特奖金。
著有《人工放射性》、《X射线化学分析》、《放射性指示剂》、《放射性同位素事件研究》等。
生理学或医学奖美国，多伊西(EdwardAdelbertDoisy1893-1986),研究维生素K的化学性质多伊西（Doisy,EdwardAdelbert）美国生物化学家。
1893年11月13日生于伊利诺斯州亨姆。
多伊西曾于伊利诺斯大学学习，1914年毕业。
他于1920年在哈佛大学获得博士学位参加第一次世界大战的缘故他取得博士学位的时间推迟了两年。
1923年他在圣路易斯大学医学院任教，从此他就留在那里工作。
附录：科学家传略
德国物理学家，1901年12月5日生于维尔茨堡，1976年2月1日在慕 尼黑去世。从1927年到1941年，海森堡是莱比锡和柏林的理论物理学教 授，1941年任柏林、哥廷根及1955年在慕尼黑的普朗克物理研究所所长。 1925年7月，在寻找原子现象的正确描述中，海森堡阐述了他的原 理：只有在原则上是可观测的两才识须考虑的。这使得早期玻尔—索末 菲(Bohr-Sommerfeld)凭物理直觉建立起来的旧量子论被人们放弃。同 时，海森堡在他的复矩阵乘法法则中为新的哥廷根矩阵力学的建立创造 了条件，并与玻恩、约旦一起于1925年9月建立了矩阵力学。在与玻尔 的紧密合作中，展现出了他的新形式的更为深刻的物理或哲学背景。 1927年他提出的不确定原理成为量子论哥本哈根解释的基础。1932年海 森堡由于他对量子力学建立所做的贡献而获得诺贝尔物理学奖。 1932年，J. 查德维克(Chadwick)发现中子后，海森堡认识到这一 新粒子的重要性，提出了原子核由中子和质子构成的原子核结构理论， 并特别引入了同位旋的概念。从1953年年起，海森堡致力于物理的统一 理论的研究，试图用守恒律和非线性旋量方程，统一描述所有粒子和它 们的变化过程。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
德布罗意（1892——）
著名法国物理学家。1909年中学毕业，1910年取得历 史学硕士学位。在哥哥影响下，他转向物理学，1913年获 物理学硕士学位。1923年，他把光的波粒二象性推广至实 物粒子，在此基础上，1924年向巴黎大学提交了关于物质 波理论的博士论文，并获得博士学位。 但是物质波理论的发表，并未引起物理界的注意，幸 运的是他的博士论文的抄本碰巧传到爱因斯坦手中。爱因 斯坦不仅支持了普郎克的量子论，而且把德布罗意推上了 物理学舞台。薛定格就是接受了这种物质波的思想后，建 立起量子力学的。德布罗意是世界上第一个以博士论文获 得诺贝尔物理学奖（1929年）的学者。
斯特恩盖拉赫实验的认识
斯特恩盖拉赫实验的认识
斯特恩-盖拉赫实验是20世纪的一项重要物理实验，由德国物理学家奥托·斯特恩和瓦尔特格拉赫在1922年完成。
该实验旨在研究原子在磁场中的取向量子化，从而证实了原子角动量的量子化。
实验装置包括使银原子在电炉内蒸发射出，通过狭缝形成细束，经过一个抽成真空的不均匀的磁场区域，最后到达照相底片上。
当银原子经过不均匀磁场区域时，它们被分成两束，表明原子在磁场中的取向量子化了
这个实验涉及的物理概念包括原子的结构、原子中价电子的轨道角动量、原子中价电子的轨道角动量磁矩、电子的自旋、电子的自旋磁矩、原子的总磁矩、磁矩在非均匀磁场中的受力分析、薛定谔方程、不确定性关系、波粒二象性等。
这个实验的重要性在于它不仅证实了原子角动量的量子化，而且推动了量子力学的发展。
这个实验也涉及到载流线圈的磁矩以及载流线圈在磁场中的受力和运动等物理学概念。
总之，斯特恩-盖拉赫实验是物理学中一项具有里程碑意义的实验，它不仅证实了原子角动量的量子化，而且推动了量子力学的发展，为我们更好地理解微观世界的规律提供了重要的依据。
斯特恩-盖拉赫量子叠加态-概述说明以及解释
斯特恩-盖拉赫量子叠加态-概述说明以及解释1.引言1.1 概述斯特恩-盖拉赫量子叠加态是量子力学中一个备受关注的概念，其由德国物理学家奥托·斯特恩和沃尔夫冈·保罗·盖拉赫于20世纪初提出。
该概念指的是一种特殊的量子态，可以同时处于多个可能性之间，而非仅限于经典物理学中的单一状态。
通过斯特恩-盖拉赫实验，他们展示了粒子可以同时存在于两个互补状态之间的叠加态，这一发现颠覆了经典物理学中对粒子运动的理解，引发了对量子力学本质的深刻思考。
本文将深入探讨斯特恩-盖拉赫量子叠加态的概念、斯特恩-盖拉赫实验的历史背景以及实验对量子力学的影响，旨在帮助读者更好地理解量子力学中的这一重要概念，并展望未来在该领域的研究方向。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括描述整篇文章的章节组成和每个章节的主要内容，以便读者能了解整篇文章的框架和主题内容。
一般情况下，文章结构部分应该包括以下内容：1. 引言部分，介绍文章的主题和目的，引导读者进入文章主题。
2. 正文部分，按照逻辑顺序展开主题，介绍相关概念、实验和影响。
3. 结论部分，总结文章的主要内容，提出未来研究方向和结论。
具体到这篇关于斯特恩-盖拉赫量子叠加态的文章，文章结构部分应该描述包括引言、正文和结论三个主要部分，分别介绍每个部分的主要内容和目的。
引言部分用于引出斯特恩-盖拉赫量子叠加态的概念和重要性，正文部分详细介绍斯特恩-盖拉赫实验的历史背景和对量子力学的影响，结论部分应该总结斯特恩-盖拉赫量子叠加态的重要性，展望未来研究方向，并总结文章的主要结论。
1.3 目的本文的主要目的是探讨斯特恩-盖拉赫量子叠加态在量子力学中的重要性和影响。
通过对斯特恩-盖拉赫实验的历史背景和概念的深入解析，我们希望读者能够更好地理解量子叠加态的概念及其在量子力学中的作用。
同时，我们也将探讨斯特恩-盖拉赫实验对于人类对于量子理论的认识和发展所起到的重要作用。
德布罗意与物质波
德布罗意与物质波1895年，德国物理学家伦琴发现了X 射线；二十世纪初叶，大批实验物理学家从事X 射线性质的研究；人们相继发现，X 射线、γ射线和β射线一样具有使气体电离的能力，这是该射线具有粒子性的实验佐证。
1912年，德国物理学家劳厄等人又发现了X 射线的衍射现象，从而证明该射线具有波动的特征。
这些互相矛盾的结果使当时的理论物理学家们困惑不解。
就这危机的时刻，法国物理学家路易斯·德布罗意（L ．V ．P ．de ．Broglie ，1892～1960）萌发了物质波的思想；他把普朗克的量子论与爱因斯坦的相对论结合起来，使物理学从困境中摆脱出来。
3、1 德布罗意物质波的思想路易斯·德布罗意，1892年8月15日出生于法国迪埃普一个显赫的贵族家庭，少年时期酷爱历史和文学，在巴黎大学学习法制史，大学毕业时获历史学土学位。
他的哥哥莫尔斯·德布罗意（Maurice de Broglie ）是法国著名的物理学家，X 射线研究的先驱者。
德布罗意由于受到哥哥的熏陶，从而对自然科学产生了浓厚的兴趣。
接着，他在1910年读了著名物理学家彭加勒的著作。
这促使毅然从事文学走向了自然科学的道路。
1911年召开的第一届索尔维会议讨论的主要议题是量子理论的有关问题，会后出版了关于量子论的文集。
德布罗意看后深受鼓舞，他表示要以青春的活力醉心于这些已被深入研究而又饶有兴趣的问题。
立誓要不遗余力地去弄懂这些量子的真正本质。
1913年，他以出色的表现，获得了物理学硕士学位。
随着光的波粒二象性研究的深入，德布罗意进一步者出了粒子性和波动性的联系。
过去人们曾经习惯于把辐射看成波，把宏观客体者成是由粒子组成的。
既然现在我们已经知道，过去认为是波的辐射具有粒子性，那么，从自然界的对称性出发，是不是也应当认为，宏观客体也具有波动性呢？他说：“如果我们要想建立一个能同时解释光的性质和物质的性质的单一理论，那么在物质的理论中，犹如在辐射的理论中一样。
德国物理学家,斯特恩(OttoStern,1888——1969),以
德国物理学家，施特恩（Otto Stern， 1888——1969ห้องสมุดไป่ตู้，以表彰他在发展分 子束方法上所作的贡献和发现了质子
的磁矩。
学习历程
• O.施特恩1888年生于德国的索劳（今波兰的佐 里），他是富裕的粮商O.施特恩和E.施特恩夫妇5 个孩子中的最长者。
• 在确定自己的专业之前，他探索过好几个领域。 例如，他听过索末菲的理论物理课程，也听过拉 梅尔（O.Lummer）和普林格希姆（E.Pringsheim） 的实验物理课程。玻尔兹曼、克劳修斯和能斯托 关于热力学的著作似乎对施特恩产生了影响，使 他在布雷斯劳大学专门搞起物理化学来了。1906 年开始学习物理化学，1912年在布雷斯劳大学获 博士学位。
初出茅庐
• 施特恩后来说他自己是个“做实验的理论家”。 从1912～1919年，他的科学活动主要是做理论 工作，而从1919～1945年则主要是做实验工作。 就理论这一方面，他受到了爱因斯坦的影响。 在布拉格，施特恩做了爱因斯坦的博士后助手， 1913年他又随爱因斯坦到了苏黎世。在这里， 他又受到了爱仑菲斯特和劳厄的影响，并略受 玻恩的影响。服役归来后，1919年他在法兰克 福开始与玻恩一起工作。在这段时间内，施特 恩发表了几篇关于统计力学问题的论文。
•
子化理论正确的话，那么原子束就将分裂为互 相分离的两束。
不可多得的合作者
• 摆在施特恩面前的是难以克服的实验难题。 正好这时实验物理学家盖拉赫来到了法兰 克福。盖拉赫正打算用分子束方法检验铋 原子的磁性。两人见面，施特恩向盖拉赫 宣传用非均匀磁场分析原子磁矩的可能性 与验证空间量子化的意义，极力劝说盖拉 赫和自己合作，终于取得了盖拉赫的信任， 由此开始了他们之间的多年合作。
黑体辐射历史
黑体辐射历史
黑体辐射的历史可以追溯到19世纪初。
下面是黑体辐射历史
的一些重要里程碑：
1. 1760年，约瑟夫·布拉兹上（Joseph Black）首次提出了物体
的辐射热量与其温度有关的观念。
2. 1800年，威廉·赫歇尔（William Herschel）进行了一项实验，他使用了一个切割的光谱，将各个颜色的光线照射到不同的温度计上。
他发现红外线具有较高的温度测量。
3. 1859年，史蒂芬-博尔兹曼（Stefan-Boltzmann）提出了一个
定律，表明辐射能量与物体的温度的第四次方成正比。
这个定律被称为斯特凡-玻尔兹曼定律。
4. 1879年，路德维希·普朗克（Max Planck）提出了能量量子
化的概念，即能量不是连续的，而是以离散的形式存在。
这个理论成为了量子力学的基础。
5. 1900年，普朗克首次提出了黑体辐射的理论，他通过假设
能量以能级的形式分散，成功地解释了黑体辐射频谱的分布。
6. 1901年，维因斯定律（Wien's Law）被提出，它表明辐射的最大波长与黑体的温度成反比。
7. 1905年，爱因斯坦提出了光子假设，认为光以粒子的形式
传播。
8. 1911年，奥托·斯特恩（Otto Stern）首次观察到气体分子具有角动量的量子化。
这些里程碑奠定了物理学家对于黑体辐射的理解，为后来的量子力学的发展奠定了基础。
原子物理中的波粒二象性与不确定性原理
原子物理中的波粒二象性与不确定性原理在20世纪初期，由于科学家们对微观世界的研究不断深入，一个引人注目的现象逐渐浮出水面——波粒二象性。
这个概念揭示了微观粒子既具有波动性质又具有粒子性质的特征。
进一步研究发现，波粒二象性的存在对于我们理解自然界的基本规律具有深远的影响，并为不确定性原理的提出奠定了基础。
一、波粒二象性的发现首次对波粒二象性的研究可以追溯到19世纪末的路易斯·德布罗意（Louis de Broglie）。
他在自己的博士论文中提出，粒子具有波动性质，而波动也可以表现为粒子性质。
这一理论在1927年由意大利物理学家亚尔文·斯特恩（Arvin Stern）和德国物理学家奥托·斯特恩（Otto Stern）的实验中得到了证实。
斯特恩将银原子束通过一个磁场，观察到束流分裂成两个互相分离的成分，从而证明了原子具有磁性。
进一步的实验证明了电子、中子等粒子也具有波粒二象性。
例如，双缝干涉实验表明，当电子通过狭缝时，它们会呈现出干涉图样，就像光波一样。
这种实验结果进一步证实了波粒二象性的存在。
二、波粒二象性的意义波粒二象性的存在挑战了经典物理学的观念，揭示了微观粒子行为背后的本质。
粒子既能够表现出粒子性，具有质量和位置，又能够表现出波动性，具有波长和频率。
这一发现对于光学、量子力学等领域产生了深远的影响。
一方面，波粒二象性解释了一系列关于光的现象，如光的干涉、衍射、折射等。
传统上，人们将光看作是一种经典的电磁波，但波粒二象性的发现揭示了光既具有电磁波性，也具有粒子性，这一概念由爱因斯坦称为光量子（光子）。
另一方面，波粒二象性的存在对于解释量子力学中的粒子行为至关重要。
量子力学是研究微观世界的基本理论，通过引入波函数来描述微观粒子的行为。
波函数表示了粒子的概率幅度，而根据波粒二象性，波函数也可以表示粒子的波动性质。
三、不确定性原理的提出与波粒二象性密切相关的概念是不确定性原理，由德国物理学家瓦尔特·海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出。
重要物理实验年表1638年，伽利略（GalileoGalilei，意，1564—1642年
重要物理实验年表1638年，伽利略(Galileo Galilei，意，1564—1642年)的《两种新科学》一书出版，书内载有斜面实验的详细描述。
伽利略的动力学研究，与1609—1618年间开普勒(J．KepIer，德，1571—1630年)根据天文观测总结所得开普勒三定律，同为牛顿力学的基础。
1643年，托利拆利(E．Torricelli，意，1608—1647年)作大气压实验，发明水银气压计。
1646年，帕斯卡(B．Pascal，法，1623—1662年)实验验证大气压的存在。
1654年，格里开(Otto von Guericke，德，1602—1686年)发明抽气泵，获得真空。
1662年，波义耳(Robert Boyle，英，1627—1691年)实验发现波义耳定律。
十四年后马里奥特(E．Mariotte，法，1620—1684年)也独立地发现此定律。
1663年，格里开作马德堡半球实验。
1666年，牛顿(lsaac Newton，英，1642—1727年)用三棱镜作色散实验。
1669年，巴塞林那斯(E．Bartholinus)发现光经过方解石有双折射的现象。
1675年，牛顿作牛顿环实验，这是一种光的干涉现象，但牛顿仍用光的微粒说解释。
1752年，富兰克林(Bonjamin FrankIin，美，1706—1790年)作风筝实验，引天电到地面。
1767年，普列斯特勒(Joseph PriestIey，美，1733—1804年)根据富兰克林导体内不存在静电荷的实验，推得静电力的平方反比定律。
1775年，伏打(A．Volta，意，1745—1827年)发明起电盘。
1780年，加伐尼(A．GaIvani，意，1737—1798年)发现蛙腿筋肉收缩现象，认为是动物电所致、1791年才发表。
1785年，库仑(C．A．CouIomb，法，1736—1806年)用他自己发明的扭称，从实验得静电力的平方反比定律。
玻尔原子理论的发展论文
代入电子能量的表达式可以得到电子运动的轨道半径： rn= 1 e2 2 n 4π ξ 0 2Rhc （8）
（3）结果 根据以上条件可以计算出，电子的能量： mee4 1 1 En==- me(α c)2 2 8n2h2ξ 02 n2 其中 α 是精细结构常数，其大小约为 1/137。 电子的轨道半径： n2ξ 0h2 rn= π mee2
玻尔原子理论的发展
0.引言
玻尔原子理论是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr，1885 年 10 月 7 日－1962 年 11 月 18 日）于 1913 年提出的关于氢原子结构的模型。对于稍微复杂一点的原子如氦 原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象，这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动 的规律。通过玻尔原子理论发展历程的研究，揭示了人们认识客观世界的科学思维和研究 方法也在不断的演变，同时也体现了人类认识客观世界的手段和工具的进化，以及科学研 究方法演变和突破。
I
玻尔原子理论的发展
Abstract
The Bohr atom theory is the important achievements in the early 20th century physics, has a profound influence on atomic physics. With the development of human social practice, Bohr atom theory is changing, as the research content and scope of its research in development. To review the development process of Bohr atom theory, we not only to appreciation and memorial, more important is to learn valuable experience and enlightenment, to grasp the future development of science and the Chinese nation to us. Key words: Bohr，Bohr atom theory，Quantum mechanics，The development of Bohr atom theory
1943年诺贝尔物理学奖——分子束方法和质子磁矩
1943年诺贝尔物理学奖——分子束方法和质子磁矩1943年诺贝尔物理学奖授予美国宾夕法尼亚州皮兹堡的卡内奇技术学院的德国物理学家斯特恩（Otto Stern，1888——1969），以表彰他在发展分子束方法上所作的贡献和发现了质子的磁矩。
斯特恩1888年2月17日出生于德国的索劳（Sorau）。
1892年随父母到布雷斯劳（Breslau）上中学。
1906年开始学习物理化学，1912年在布雷斯劳大学获博士学位。
同年他到布拉格当爱因斯坦的助手，以后又随爱因斯坦转到苏黎世，1913年成为物理化学私人讲师。
1914年——1921年斯特恩一直在法兰克福大学任理论物理学私人讲师。
中间有一段时间应征入伍，从事军事工作。
斯特恩最早的工作是做统计热力学和量子理论的研究，曾经在这些方面发表过一系列重要论文。
后来兴趣转到分子束方法，他以创造性的设计证明了分子束方法是研究分子、原子和原子核特性的有力手段。
其中早期的一项工作就是实验验证气体中麦克斯韦分子速度分布定律，取得了有关分子速度分布的初步实验证据。
在1922年他和盖拉赫（W.Gerlach）合作，做成功的斯特恩-盖拉赫实验更是脍炙人口的著名实验，通过这个实验，他们用分子束方法一举证明了空间量子化的真实性，并为进一步测定质子之类的亚原子粒子的磁矩奠定了基础。
斯特恩在30年代初用氢和氦的原子和分子射线产生干涉，第一次显示了原子和分子的波动性。
斯特恩的分子束方法渊源于杜诺依尔（L.Dunoyer）的演示。
1911年法国物理学家杜诺依尔第一次设计并制成了分子束装臵。
长约20 cm的真空管，内部分成三个室。
源室内放有金属钠，加热后形成钠蒸气，穿过第一个管口进入准直室，再穿过第二个管口进入观察室，最后沉积在器壁上。
只有沿直线穿过两个管口能够到达的面上才能有钠原子沉积，可见原子束是直线前进的。
上述装臵基本上体现了现代分子束实验的三个要素，即：分子束源、准直孔道及检测手段。
1920年，斯特恩在法兰克福大学工作期间，开始进行分子束实验。
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• 1922年施特恩到汉堡大学建立的一个研究分子 束的研究所规模并不很大，但它却是分子束研 究的中心，在国际上有巨大影响。很多这方面 的研究课题都是从这里开始的，并通过人员的 交流和互访，扩散到其他国家。从这里开始， 分子束技术形成了一套独特的方法，在近代物 理学的发展中发挥了重要作用。运用它不但验 证了分子速度分布律；实现了分子束的磁致分 裂；测量了原子磁矩；还发现了核磁共振；建 立了原子钟，发明了微波激射器和光激射器— —激光。这些研究成果举世瞩目，施特恩开创 的分子束实验方法在以后的年代取得了丰硕的 成果。
•
• 经过许多尝试和改进，他们取得了空间量子化存 在的确凿证据。他们发表了5篇论文论述了这一工 作，这使施特恩在全球声誉鹊起。
第二次巨大的突破
• 1921年，施特恩被任命为罗斯托克大学理论物 理副教授；1923年，他成为汉堡大学物理化学 教授和实验室主任，在那里，他着手组建有影 响的分子射线研究实验室。在汉堡，无论在理 论上还是实验上，施特恩和泡利都是一对密切 的合作者，加之N.玻尔、P.爱仑菲斯特以及其 他一些人频繁的访问，使他们继续获得巨大的 成功。施特恩从电子到原子和分子，通过实验 验证支持了德布罗意1923～1924年间提出的粒 子的波动性假设。施特恩确定了质子磁矩的数 值，出乎意料地它是狄拉克所预言的二或三倍。
1943年诺贝尔 物理学奖得主
德国物理学家，施特恩（Otto Stern， 1888——1969），以表彰他在发展分 子束方法上所作的贡献和发现了质子
的磁矩。
学习历程
• O.施特恩1888年生于德国的索劳（今波兰的佐 里），他是富裕的粮商O.施特恩和E.施特恩夫妇5 个孩子中的最长者。
• 在确定自己的专业之前，他探索过好几个领域。 例如，他听过索末菲的理论物理课程，也听过拉 梅尔（O.Lummer）和普林格希姆（E.Pringsheim） 的实验物理课程。玻尔兹曼、克劳修斯和能斯托 关于热力学的著作似乎对施特恩产生了影响，使 他在布雷斯劳大学专门搞起物理化学来了。1906 年开始学习物理化学，1912年在布雷斯劳大学获 博士学位。
子化理论正确的话，那么原子束就将分裂为互 相分离的两束。
不可多得的合作者
• 摆在施特恩面前的是难以克服的实验难题。 正好这时实验物理学家盖拉赫来到了法兰 克福。盖拉赫正打算用分子束方法检验铋 原子的磁性。两人见面，施特恩向盖拉赫 宣传用非均匀磁场分析原子磁矩的可能性 与验证空间量子化的意义，极力劝说盖拉 赫和自己合作，终于取得了盖拉赫的信任， 由此开始了他们之间的多年合作。
•
艰难的尝试
• 实验的困难主要来自真空系统，因为原子束实验 对真空的要求相当特殊，为了获得自由飞行的原 子束，要在真空中加热，并保持高度真空，这本 身就是相互矛盾的；再有，原子束装置的一头是 高温，另一头却要进行冷却，以便让原子束凝聚 在接收板上。这样一来，用于真空系统的玻璃器 皿极易炸裂。一旦炸裂，则前功尽弃。所幸盖拉 赫以高度负责的精神投入实验工作，实验人员日 夜守候在真空系统前，每次取样，一般要经过4～ 8 h的溅射。才能有足够的银原子积沉。
• 在这以前索末菲已经预言，对于某些原子，例 如氢原子、碱金属原子或者银原子，应该有磁 矩，并且若将它们置于磁场中，这些原子的磁
矩只能有两种取向：其轴和磁矩与磁场平行或
反平行。施特恩认识到，分子束实验能够在经 典理论和量子理论之间作出明确的选择：如果
经典理论是正确的，那么一细束银原子在通过
一非均匀磁场时，只应该变宽；但如果空间量
初出茅庐
• 施特恩后来说他自己是个“做实验的理论家”。 从1912～1919年，他的科学活动主要是做理论 工作，而从1919～1945年则主要是做实验工作。 就理论这一方面，他受到了爱因斯坦的影响。 在布拉格，施特恩做了爱因斯坦的博士后助手， 1913年他又随爱因斯坦到了苏黎世。在这里， 他又受到了爱仑菲斯特和劳厄的影响，并略受 玻恩的影响。服役归来后，1919年他在法兰克 福开始与玻恩一起工作。在这段时间内，施特 恩发表了几篇关于统计力学问题的论文。
明确目标
• 施特恩后来兴趣转到分子束方法。1921年他刚刚完 成用银原子束检验麦克斯韦分子速度分布的实验， 发现分子束方法是一种认识自由粒子性质的有效手 段，于是就打算用银原子束通过非均匀磁场，从原 子束的偏转找寻空间量子化的证据。
• 空间量子化的概念是索末菲1916年为了描述氢原子 在外磁场和外电场作用下的行为而引入量子理论的。 空间量子化可以满意地描述斯塔克效应和正常塞曼 效应，然而一直没有人能够以实验演示空Байду номын сангаас量子化 的的存在。