量子力学第一章-绪论

W 逸出功
1 mV 2 h W h 0 2
密立根(为否定做)实验(1914年)：实验证明了上式并测量了h
Compton效应
1923- Compton发现 X射线被轻元素中电子散射后，波长随散射角 增加而增大 h
固体比热、原子稳定性及其线状光谱、……
量子力学就是在解决这些困难的过程中逐步发展起来 核心思想 一切微观客体具有波粒二象性
第2节 光的波粒二象性
光的波动性 早知道：惠更斯波动理论。光的干涉、衍射等现象 光的粒子性
典型实验：黑体辐射、光电效应、康普顿效应、……
黑体辐射
物体——辐射+吸收电磁波 (绝对)黑体——吸收所有入射电磁波 黑体辐射研究 辐射与周围物体处于热平衡时 电磁波能量按波长或频率的分布 8 2 Rayleigh-Jeans理论(1902年？) 3 kbT 态密度+能均分定理 Wien公式（经验公式-实验总结）
核电站）、激光技术、超导技术、纳米技术、……
层次或范围—— 微观
宇观
“基本”粒子、原子核、原子、分子、凝聚态、中子星、黑洞、宇宙产生与演 化
量子力学的基础：建立在实验基础上并需由实验的检验
科学的特征之一：可证伪性
量子理论发展阶段：
1900—1923年：旧量子论
1923—1928年：量子力学 1928—现在：量子电动力学、量子场论、…… 量子信息科学、……
——红限( 0 ) ——瞬刻性(~ 10 9 s ) ——最大光电子动能与光的强度无关，但 ——光电子正比于光强
0
Einstein（05）光量子假说:电磁波辐射、吸收和传播都具有粒子性
Einstein关系
E h , p h / c / c
粒子性波动性
• There was a time when the newspapers said that only twelve men understood the theory of relativity. I do not believe there ever was such a time…….. On the other

c
8
3
1.5
e
h / k bT
h
1
0
e / 1
0
( / 0 ) 3
1
0 kbT / h
Wien
0.5
2
4
6
8
10
/ 0
Wien位移定律
( kbT )5 f mT 常数 k T ， b
c
学习量子力学的困难：(也见下页）
—缺乏（通常意义上的）直观性 （“宏观”人的观察） —难于用语言恰当描述有些概念、观点、理论、…… —从小到大的教育和观察都是 “经典”知识和概念
我们理解 Quantum Mechanics吗?
"Anyone who has not been shocked by quantum physics has not understood it." Niels Bohr
第1节 经典物理学的辉煌与困难
辉煌
经典力学 牛顿3个定律 拉格朗日表述或哈密顿表述
牛顿万有引力定律
电磁学(包括光) 麦克斯韦方程组 惠更斯的光波动理论 热力学和统计物理 ……, 麦克斯韦
包括约束条件
位移电流（1864） 电磁波 实验 赫芝1887-88年
玻尔兹曼 吉布斯
困难：不能解释若干实验现象，例如，黑体辐射、光电效应、
对量子力学或其应用做出重大贡献并获Nobel物理学奖的3个科学家
我们如何学习该课程？ 活学活用、立竿见影
认真听课 看参考书 思考 做大量习题 实用观点：先接受概念和理论——运用——回头再思考其正确性 各学习阶段的不同：中学—大学初级课程—深入课程 重要特征：时延性增长—很难当堂听懂 做大量习题： 索末菲《致海森堡》“要勤奋地去做练习，只有这样，你 才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解 。” 钱学森《科学技术工作的基本训练》“理论工作中主要是靠 做习题来练，不做习题是练不出本领来的。” 尽快课后复习的重要性
量子力学讲义
吴颖 教材：
周世勋 简明量子力学教程 人民教育出版社
主要参考书：
汪德新 量子力学 2000年 湖北省科学技术出版社
前言 量子力学研究
微观客体运动规律——波动性+粒子性（波粒二象性）
介观、宏观量子效应：超导、超流、…… 它的用途： （所有wk.baidu.com）现代科学技术的理论基础、……
自然科学的支柱：物理、化学、光学、生物学、…… 现代技术的基础：晶体管、集成电路、计算机、核能（原子弹、氢弹和

hand, I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics. － Richard Feynman
It [quantum mechanics] has survived all tests and there is no reason to believe that there is any flaw in it... We all know how to use it and how to apply it to problems; and so we have learned to live with the fact that nobody can understand it." - Murray Gell-Mann
Stefan-Boltzman公式
( kbT )3 g
d 常数 T 4 kbT
W /c
光电效应
•1887-88 Hertz发现 紫外光照射火花隙的阴极时，放电容易些— 1899年lenard证明紫外光照射金属表面时有电子(光电子)逸出
3 / e
c
0
非经典理论
黑体辐射
h Planck常数—量子物理标识
1900年
34
物体一份一份辐射吸收电磁波——Planck能量子假说
Planck公式——与实验符合很好 1917年获Nobel奖
/ 0
2
h 6.626 10
2
J s
Rayleigh-Jeans