量子力学入门详解

1913年
N.Bohr 提出了原子结构的量子化 理论（旧量子论）
1923年
A.H.Compton散射证实了光子的基本
公式 E h p h /
的正确性，并证实在微观碰撞过程
中能量守恒、动量守恒成立。
1924年 。
L.de Bröglie 提出了“物质波”思想
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1925年 ” 1926年 ”
1927年
(1) 应用牛顿方程成功的讨论了从天体到地上各种 尺度的力学客体的运动，将其用于分子运动上， 气体分子运动论，取得有益的结果。1897年汤姆 森发现了电子，这个发现表明电子的行为类似于 一个牛顿粒子。 (2) 光的波动性在1803年由杨的衍射实验有力揭示 出来，麦克斯韦在1864年发现的光和电磁现象之 间的联系把光的波动性置于更加坚实的基础之上。
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IV. 态和力学量的表象：态的表象，算符的矩阵表示，量子 力学公式的矩阵表述，幺正变换。 V. 近似方法：定态微扰理论。 VI. 电子自旋与角动量：电子自旋，自旋算符和波函数。 VII. 全同粒子体系：全同粒子的特性，玻色子与费密子，全 同粒子体系的波函数，泡利原理，两个电子的自旋波函数。
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教材:
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第一章 量子力学的诞生
§1.1 黑体辐射与Planck的量子论 §1.2 光电效应与Einstein的光量子 §1.3 原子结构与Bohr的量子论 §1.4 deBroglie的物质波
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经典物理学的成功
19世纪末，物理学理论在当时看来已经 发展到相当完善的阶段。主要表现在以 下两个方面：
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§1.1 黑体辐射与Planck的量子论
黑体辐射
实验表明：一切物体都以电磁波的形式向外辐射能量。 辐射的能量与温度有关，称之为热辐射。 辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。
单色辐出度
M (,T ) dm(,T ) d
单位时间、单位表面积 上所辐射出的、单位波长 间隔中的能量。
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量子隐现
三个发现与两朵乌云
预示神秘的量子即将出场！！！14！
发现量子
经典理论信念，在进入20世纪以后，受 到了冲击。经典理论在解释一些新的试 验结果上遇到了严重的困难。主要有：
黑体辐射问题 光电效应 氢原子光谱
普朗克于1900年发现了隐藏在黑体辐射曲线中的量子。
普朗克---- “经过我一生中最紧张的几个星期的工作，黑暗中终 于露出光亮，一幅未知的远景开始朦胧地显现出来。”
CD唱片机——光纤通信系统 无水涂料——激光制动车闸 磁共振成像仪——隧道扫描显微镜
未来50年，量子技术提供许多惊人机会，如
纳米技术装置领域
量子通讯和量子计算机
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19世纪是机器的时代 20世纪是信息的时代 21世纪将是量子的时代
带领你走进量子理论这个新奇世界的是
《量子力学》
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量子力学建立简史
1896年 1897年
如此令人毛骨悚然不可琢磨的量子理论实际上是门非常实用的 学科，早在第二次世界大战之前，它的原理就已经被运用于分 析金属和半导体的电学和热学性质。战后，运用量子理论原理 的晶体管和激光器装置，更是极大地推动了信息革命的发展6 。
量子技术：
把难于想象的、你中有我我中有你的抽象概念转化成现 实的具体装置。
量子力学
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主要内容:
绪论，量子力学的诞生 波函数和薛定谔方程
量子力学中的力学量 态和力学量的表象
微扰理论 自旋与全同粒子 量子力学研究和技术的最新进展
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主要内容
I. 绪论：量子力学的研究对象和方法特点，经典物理学的困 难，量子力学发展简史，光的波粒二象性，Bohr的量子论，微 观粒子的波粒二象性。 II. 波函数和薛定谔方程：波函数的统计解释，测不准原理和 态迭加原理，薛定谔方程，一维定态问题。 III. 力学量的算符表示：表示力学量的算符，算符的本征值和 本征函数，动量算符和角动量算符，厄米算符本征函数的正交 性，算符与力学量的关系，算符的对易关系，两个力学量同时 有确定值的条件，测不准关系，力学量平均值随时间的变化， 对称性与守恒律，电子在库仑场中的的运动，氢原子。
辐射出射度
M (T ) M (,T )d
0
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吸收比 反射比
吸收能量
(,T ) 入射总能量
反射能量
(,T ) 入射总能量
对于非透明物体 (,T ) (,T ) 1
基尔霍夫定律：
在热平衡下，任何物体的单色辐出度 与吸收比之比，是个普适函数。
W.Heisenberg 建立了量子力学的 “矩阵形式
E.Schrödinger 建立了量子力学的 “波动形式
并证明了与“矩阵形式”等价。 Davission, Germer 电子衍射实验。
1927年 1928年
Dirac 发展了电磁场的量子理论 Dirac 建立了相对论量子力学（ Dirac方程）
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前言
20世纪初,科学家提出了两个划时代的理论,彻底推翻 了人们曾经一直坚持的旧世界观.这两个理论,一个是 关于时间和空间的理论,即“相对论”，另一个就是 阐明电子和光等微观物质行为的“量子论”（量子力 学）
“量子力学”是历史上最成功的理论。量子理论远不仅只是关 于原子和亚原子等微观粒子的理论，它预示着人类对世界认识 的一种全新观念。比如量子理论对世界的描述中，一个物体可 以同时处于多个位置，粒子也可以无阻碍似地穿过障碍物，所 有物体都有“波粒二象性”，它既是粒子又是波，两个分得很 开的物体也可以进行某种类似“精神性”的合作。
《量子力学教程》, 周世勋编, 高等教育出版社,1979年
参考书:
1 《量子力学导论》,曾谨言, 北京大学出版社 2 《量子力学》, 江光佐,温诚忠, 西南交通大学. 3 《量子力学》, 张永德 编著, 科学出版社 4《量子力学》，曾谨言，科学出版社。 5《量子力学》， L. I. 希夫，人民教育出版社。 6《量子力学》， A. 梅西亚，人民教育出版社。
气体放电管，发现阴极射线。
J.J Thomson 通过测定荷质比， 确定了电子的存在。
1900年
M.Plank 提出了量子化假说， 成功地解释了黑体辐射问题。
1905年 A.Einstein 将量子化概念明确为光子 的概念，并解释了光电效应。
同年创立了狭义相对论。
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1911年 E.Rutherfold 确定了原子核式结构