量子力学的诞生及其
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1687年牛顿创立经典力学 1750年克劳修斯、开尔文、玻耳兹曼等创立热力学与经典统计力学 1864年麦克斯韦创立经典电动力学 经典物理学描述宏观物体机械运动、电磁运动、分子热运动的规律。引 发了两次工业革命，即18世纪的动力机械工业革命和19 世纪的电气化工业 革命。 拉格朗日、哈密顿和雅可比发展的分析动力学和费马的最小作用原理给 经典动力学理论更加完善。
爱因斯坦的光量子理论
1887年，赫兹（公元1857—1894）首先发现了光电效应现象。 勒纳德（公元1862—1947）等人又进行了深入的研究，发现：当X 射线照到金属表面时，有电子从表面逸出。但仅当光的频率大于一 定值时，才会产生光电效应；从金属中逸出的电子能量只与光的频 率有关，而与光的强度无关；光的强度只影响逸出的电子的数目。 这些实验结果，经典理论是无法解释的。 爱因斯坦从普朗克能量子假说中受到了启发。但普朗克认为腔 内辐射场在本质上仍是连续的，仅在与腔壁发生能量交换时才显出 量子性，他用的是经典麦克斯韦理论。爱因斯坦在1905年发表了题 为《关于光的产生和转换的一个启发性观点》的论文。他指出：“ 运用连续三维函数的光的波动理论极其圆满地解释了各种纯光学现 象”。“可是我们应当记住，光学观测所得出的是对时间的平均值 ，而不是瞬时值”。“当运用三维函数的光的理论到光的产生和转 化等现象时，它势必导致与经验相矛盾。”因此他明确提出光量子 概念：光波是由一个个光量子组成的，每个光量子不仅具有能量ε ，也有动量p，并满足关系：ε ＝hν 这就是爱因斯坦光量子理 论。1926年，刘易斯（1875－1946）将光量子命名为“光子”。
普朗克的能量子假说是对经典物理学的一个巨大突破， 竖起了量子革命的旗帜。宣告了量子物理的诞生。他是量 子理论的奠基人，为此，荣获1918年的诺贝尔物理学奖。 普朗克提出能量子假说时已经42岁。他受过严格的经典 物理学教育，对经典物理学的思想是根深蒂固的。他是不 愿意作出违背经典物理学的假说的。正如他自己所说： “经典理论给了我们这样多有用的东西，因此必须从最大 谨慎对待它，维护它。”他之所以提出与经典物理不相容 的能量子假说，是迫于实验事实从“形式上引入的假设”， 而并没有意识到能量子是一个现实的客观存在；十年之后， 普朗克还试图将能量子概念纳入经典物理学的轨道。他提 出了振子发射电磁辐射是量子过程，而其吸收则是连续的 等等。因而使他对量子论的认识经历了一条曲折道路，未 能对量子理论的创立作出更多贡献。但无论如何，普朗克 的功绩是不应抹杀的，他的名字将与量子论的诞生联在一 起。
按照光量子理论，当光照射到金属表面时，光的能量被金属中的 电子吸收。电子从全属表面逸出，一部分能量用来克服表面逸出功 W，另一部分则成为电子动能。由能量守恒，有关系式： 这就是爱因斯坦方程。 由此，爱因斯坦成功地解释了光电效应。并主要因此获得1921年 诺贝尔物理奖。 当时很多物理学家反对光量子理论。美国物理学家密立根（公元 1868－1953）化了十年时间企图从实验否定这一理论，但总是得出 相反的结果。他于1915年宣布，他在实验中证实了由光量子理论得 到的h值和普朗克公式中的 h 值完全一致，从而证实了爱因斯坦光 电效应公式。 1923 年，康普顿（公元 1892—1962 ）用光量子理论解释了 X 射线 被金属散射的散射光谱。又一次证明了光量子理论的正确性。 爱因斯坦的光量子理论不仅解释了光电效应，其更重要的意义在 于揭示了光具有波粒二象性。使人们对光的本性有了更深刻的认识， 并对物质世界的认识产生了深远的影响。
量子力学的诞生及其 发展与应用
近代物理学发展史讲座
海南师范大学
孔令光 2010.11
目录
1、经典物理学的成就 2、经典物理学面临的危机
3、旧量子论的建立及其局限性
4、量子力学体系的创立
5、量子力学的应用及其发展
6、现代物理学分支 7、量子力学建立与发展的哲学思考
来自百度文库
1、经典物理学的成就
E=hν
p=h/λ
于1921年获诺贝尔物理学奖。
普朗克的能量子假说 所谓“紫外灾难”是指按经典理论研究黑体辐射时会得 到在短波长区域辐射无限大能量的困难。这与实验结果也 是矛盾的。 对黑体辐射的研究得到了两个实验定律。第一个是斯特 藩（1835—1893）—玻耳兹曼（1844－1906）定律。这个 定律表明一个黑体每秒所发射的电磁辐射能量与它的温度 四次方成正比。 第二个是维恩（1864－1928）位移定律。这个定律表明， 随着黑体温度 T 的升高，它所发射的辐射中最强波长 λ m 将会变短。 1900 年 ， 英 国 物 理 学 家 瑞 利 （ 1842—1919 ） 和 琼 斯 （1877—1946），根据经典物理学中能量按自由度均分原 理，利用经典电磁理论和统计物理得到一个黑体辐射能量 密度的公式
2、经典物理学面临的危机
物理现象的新发现 1879年斯特藩发现黑体辐射现象； 1887年迈克尔孙——莫雷发现光速不变现象； 1887年赫兹发现光电效应现象； 1896年贝克勒耳发现放射性现象； 1897年汤姆孙发现电子； 还有原子的线状光谱、原子的稳定性、固体极低温下的比热等现象。 经典物理理论与新发现的物理现象发生矛盾。开尔文:19世纪的乌 云笼罩着热和光的动力学理论。19世纪末经典物理学面临着前所未 有的危机
普朗克公式 1900年德国物理学家普朗克（1858—1947）为了与实验 结果相符，在维恩和琼斯公式之间利用内插法建立一个普 遍公式解决了“紫外灾难”的困难。1900年10月19 日普 朗克在德国物理学会上报告了所得到的公式，得到了与会 者普遍承认。 普朗克明白：“即使这个新的辐射公式能证明是绝对精 确的，但是如果仅仅是一个侥幸猜测出来的内插公式，那 末它的价值也是有限的。” 1900年12月24日德国物理学会上提出了如下能量子假说： （ 1 ）黑体的腔壁是由无数带电谐振子组成。这些谐振 子不断吸收和辐射电磁波与腔内辐射场交换能量。 （ 2 ）这些谐振子具有的能量是分立的，它们只能取 … 当振子与腔内辐射场交换能量时，能量改变值也只能是的 整数倍。
3、 旧量子论的建立及其局限性
1900年12月24日 普朗克发表《关于正常光谱的能量分布定律》 重要文章, 解释黑体辐射现象,提出能量子概念 ε=hν 于1918年 获诺贝尔物理学奖。 1905年 爱因斯坦发表 《关于光的产生和转化的一个启发性的 观点》重要文章， 解释光电效应现象，提出光量子概念
爱因斯坦的光量子理论
1887年，赫兹（公元1857—1894）首先发现了光电效应现象。 勒纳德（公元1862—1947）等人又进行了深入的研究，发现：当X 射线照到金属表面时，有电子从表面逸出。但仅当光的频率大于一 定值时，才会产生光电效应；从金属中逸出的电子能量只与光的频 率有关，而与光的强度无关；光的强度只影响逸出的电子的数目。 这些实验结果，经典理论是无法解释的。 爱因斯坦从普朗克能量子假说中受到了启发。但普朗克认为腔 内辐射场在本质上仍是连续的，仅在与腔壁发生能量交换时才显出 量子性，他用的是经典麦克斯韦理论。爱因斯坦在1905年发表了题 为《关于光的产生和转换的一个启发性观点》的论文。他指出：“ 运用连续三维函数的光的波动理论极其圆满地解释了各种纯光学现 象”。“可是我们应当记住，光学观测所得出的是对时间的平均值 ，而不是瞬时值”。“当运用三维函数的光的理论到光的产生和转 化等现象时，它势必导致与经验相矛盾。”因此他明确提出光量子 概念：光波是由一个个光量子组成的，每个光量子不仅具有能量ε ，也有动量p，并满足关系：ε ＝hν 这就是爱因斯坦光量子理 论。1926年，刘易斯（1875－1946）将光量子命名为“光子”。
普朗克的能量子假说是对经典物理学的一个巨大突破， 竖起了量子革命的旗帜。宣告了量子物理的诞生。他是量 子理论的奠基人，为此，荣获1918年的诺贝尔物理学奖。 普朗克提出能量子假说时已经42岁。他受过严格的经典 物理学教育，对经典物理学的思想是根深蒂固的。他是不 愿意作出违背经典物理学的假说的。正如他自己所说： “经典理论给了我们这样多有用的东西，因此必须从最大 谨慎对待它，维护它。”他之所以提出与经典物理不相容 的能量子假说，是迫于实验事实从“形式上引入的假设”， 而并没有意识到能量子是一个现实的客观存在；十年之后， 普朗克还试图将能量子概念纳入经典物理学的轨道。他提 出了振子发射电磁辐射是量子过程，而其吸收则是连续的 等等。因而使他对量子论的认识经历了一条曲折道路，未 能对量子理论的创立作出更多贡献。但无论如何，普朗克 的功绩是不应抹杀的，他的名字将与量子论的诞生联在一 起。
按照光量子理论，当光照射到金属表面时，光的能量被金属中的 电子吸收。电子从全属表面逸出，一部分能量用来克服表面逸出功 W，另一部分则成为电子动能。由能量守恒，有关系式： 这就是爱因斯坦方程。 由此，爱因斯坦成功地解释了光电效应。并主要因此获得1921年 诺贝尔物理奖。 当时很多物理学家反对光量子理论。美国物理学家密立根（公元 1868－1953）化了十年时间企图从实验否定这一理论，但总是得出 相反的结果。他于1915年宣布，他在实验中证实了由光量子理论得 到的h值和普朗克公式中的 h 值完全一致，从而证实了爱因斯坦光 电效应公式。 1923 年，康普顿（公元 1892—1962 ）用光量子理论解释了 X 射线 被金属散射的散射光谱。又一次证明了光量子理论的正确性。 爱因斯坦的光量子理论不仅解释了光电效应，其更重要的意义在 于揭示了光具有波粒二象性。使人们对光的本性有了更深刻的认识， 并对物质世界的认识产生了深远的影响。
量子力学的诞生及其 发展与应用
近代物理学发展史讲座
海南师范大学
孔令光 2010.11
目录
1、经典物理学的成就 2、经典物理学面临的危机
3、旧量子论的建立及其局限性
4、量子力学体系的创立
5、量子力学的应用及其发展
6、现代物理学分支 7、量子力学建立与发展的哲学思考
来自百度文库
1、经典物理学的成就
E=hν
p=h/λ
于1921年获诺贝尔物理学奖。
普朗克的能量子假说 所谓“紫外灾难”是指按经典理论研究黑体辐射时会得 到在短波长区域辐射无限大能量的困难。这与实验结果也 是矛盾的。 对黑体辐射的研究得到了两个实验定律。第一个是斯特 藩（1835—1893）—玻耳兹曼（1844－1906）定律。这个 定律表明一个黑体每秒所发射的电磁辐射能量与它的温度 四次方成正比。 第二个是维恩（1864－1928）位移定律。这个定律表明， 随着黑体温度 T 的升高，它所发射的辐射中最强波长 λ m 将会变短。 1900 年 ， 英 国 物 理 学 家 瑞 利 （ 1842—1919 ） 和 琼 斯 （1877—1946），根据经典物理学中能量按自由度均分原 理，利用经典电磁理论和统计物理得到一个黑体辐射能量 密度的公式
2、经典物理学面临的危机
物理现象的新发现 1879年斯特藩发现黑体辐射现象； 1887年迈克尔孙——莫雷发现光速不变现象； 1887年赫兹发现光电效应现象； 1896年贝克勒耳发现放射性现象； 1897年汤姆孙发现电子； 还有原子的线状光谱、原子的稳定性、固体极低温下的比热等现象。 经典物理理论与新发现的物理现象发生矛盾。开尔文:19世纪的乌 云笼罩着热和光的动力学理论。19世纪末经典物理学面临着前所未 有的危机
普朗克公式 1900年德国物理学家普朗克（1858—1947）为了与实验 结果相符，在维恩和琼斯公式之间利用内插法建立一个普 遍公式解决了“紫外灾难”的困难。1900年10月19 日普 朗克在德国物理学会上报告了所得到的公式，得到了与会 者普遍承认。 普朗克明白：“即使这个新的辐射公式能证明是绝对精 确的，但是如果仅仅是一个侥幸猜测出来的内插公式，那 末它的价值也是有限的。” 1900年12月24日德国物理学会上提出了如下能量子假说： （ 1 ）黑体的腔壁是由无数带电谐振子组成。这些谐振 子不断吸收和辐射电磁波与腔内辐射场交换能量。 （ 2 ）这些谐振子具有的能量是分立的，它们只能取 … 当振子与腔内辐射场交换能量时，能量改变值也只能是的 整数倍。
3、 旧量子论的建立及其局限性
1900年12月24日 普朗克发表《关于正常光谱的能量分布定律》 重要文章, 解释黑体辐射现象,提出能量子概念 ε=hν 于1918年 获诺贝尔物理学奖。 1905年 爱因斯坦发表 《关于光的产生和转化的一个启发性的 观点》重要文章， 解释光电效应现象，提出光量子概念