量子力学的建立.ppt

关于量子力学的建立
第1页，讲稿共126张，创作于星期三
上一代人能取得自然知识的如此神奇进展，应归功于人们从传统思想束缚下获得的这一解放。 ——玻尔
紫 外 灾 难 公式，但公式中错了一个因子8，后来被金斯于1905年所纠正。公式为：
称为瑞利-金斯辐射定律。
但是，这一公式却只有在长波区和实验结果符合，而在短波区不符。由于辐射能量与频率ν的平方成正比，因此当波长接近紫外时，能量为无限大!即在紫色端发散。这一结果后来被埃伦菲斯特()称为“紫外灾难”。
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
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但瑞利、金斯两人得出的共识，是根据经典物理的理论严密推导的，瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人，理论值与实验值在短波区的北辙南辕，揭示了经典物理学面临的严重困难，使人们不得不称之为“紫外灾难”。
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
瑞利像
紫外灾难也就是经典物理的灾难。
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紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
(1858-1947) 诞生在德国，其父在慕尼黑大学任教，中学毕业后，踌躇于物理、数学和音乐之间，1874年考入慕尼黑大学数学系，因为爱好又转向物理，他的老师约里()劝他不要选物理，但普朗克选了物理并于1879年获得博士学位。1880年起先后在慕尼黑大学和麦基尔大学任教。1888年柏林大学任命他为
基尔霍夫的继任人和为他新设立的理论物理研究所所长。在此岗位一直工作到退休。1894年当选为普鲁士皇家科学院院士，1918年被选为英国皇家学会会员，1930-1937年任威廉皇帝协会会长。1918年因发现能量子获得诺贝尔物理学奖。
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普朗克将代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的实验结果结合在一起，得到普朗克辐射定律：
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
当ν→0，即在长波范围，普朗克定律变为瑞利—金斯公式。
当ν→∞，即在短波范围，又与维恩定律一致。
鲁本斯得知这一公式后，立即把自己的实验结果和理论曲线相比较，完全符合。于是两人于1900年10月19日向德国物理学会做了报告。题目是《维恩光谱方程的改进》。
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M
l
维恩线
瑞利－金斯线
普朗克线
实验结果
紫外灾难
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普朗克为一理论物理学家，他不满足于找到一个经验公式，普朗克写道:“即使这个新的辐射公式证明是绝对精确的，但若仅仅是一个侥幸揣测出来的公式，它的价值也只能是有限的。因此从10月19日提出这个公式开始，我就致力于找出这个公式的真正物理意义。这个问题使我直接去考虑熵和几率之间的关系，也就是说把我引到了波尔兹曼的思想。”
紫 外 灾 难 和 普 朗 克 的 量 子 假 说
插曲：最初普朗克并不同意玻耳兹曼的统计观点，曾经跟波尔兹曼进行过论战。但是，普朗克经过几个月的努力，没有从热力学的普遍理论推出新的辐射定律，后来只好用波尔兹曼的热力学几率理论进行尝试。从而导出普朗克辐射公式。
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普朗克量子假说
辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态下，谐振子的能量不能取任意值，只能是某一最小能量 的整数倍。
对频率为 的谐振子, 最小能量为:
n为整数，称为量子数
 称为能量子
能量不连续，只能取某一最小能量的整数倍!!!!!
第15页，讲稿共1