量子力学与物质波论文.doc

虿目录莆量子力学的建立与发展…………………………………………….…………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………..………………………………………………………………——量子化……………………………………………………………………………………………………………....肀物质波……………………………………………………..………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………….…………………………………………………………….…………………………………………………………………….蒆蚁羁芆薄肁螂芇羆袈莂蒂膈莇肂艿芇螆量子力学与物质波螂摘要:莁关键词:,两位20世纪最伟大的物理巨擎就量子物理中的随机性即不确定性原理“华山论剑”,其中有过这样的一段经典对白:莂爱因斯坦:波尔,亲爱的上帝不掷筛子。螇波尔:爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做。蚅他们都是二十世纪最伟大的物理学家之一,都各自因对量子物理的杰出贡献而先后荣膺诺贝尔物理学奖,但面对量子力学的不断发展所展现出来的基础问题困惑,使他们对量子力学表现出极为不同的态度,那量子力学到底有怎样的魅力和难题,又是如何建立起来的呢?与物质波又有怎样的联系呢?,从物质的质量角度去分类,物质分为两类,一类是有质量的物质,他们遵从牛顿方程,另一类是无静止质量的电磁波,由麦克斯韦方程描述。它们共同成为经典物理,对处理这类物质的问题它们一直都很成功,引发了工业革命和电气革命,然而到了1900年前后,由于科学技术的发展,电子的发现,人们开始研究微观粒子的运动规律,如原子的辐射,光对原子的作用,原子的内部结构等,情况就变了,经典物理不再能解释它们的运动规律,遇到很多无法解决的困难,由此出现了二十世纪的开尔文勋爵口中的经典物理头顶的“一朵乌云”。肄(1)黑体辐射的困境肃黑体是能够将照射在它表面上的电磁波全部吸收掉的物体,经典物理学证明黑体辐射的电磁波的性质与组成黑体的材料无关,其辐射能量密度U只跟黑体的温度和辐射波的频率有关,1900年瑞利和金斯给出试图描述能量密度的公式—瑞利-金斯公式:U(T,V)=8πkTν/c,这个公式在v比较小的范围内同实验符合的比较好,但v比较大范围内同实验严重不符,特别当v趋于无穷大的时候,U(T,ν)趋于无限,显然是错误的,他们严格按照经典物理学推导出来公式,具有如此严重的错误,被认为是经典物理需遇到的一个灾难,称为紫外灾难。芁(2)光电效应的困境 芈光照射到金属表面上,电子有金属表面逸出的现象叫光电效应。按照经典电磁理论,只要光的强度够,就能使电子逸出,但实验发现有一个频率限定,超过这个频率才能使电子逸出,这在经典力学是不能理解的。螈还有散射光的波长困惑,固体原子的比热困惑,原子的稳定结构和线状光谱等均出现了经典物理不能解释的现象。——量子化节1900年,普朗克在考察了黑体辐射的现象,研究了瑞利——金斯公式和黑体辐射实验数据,应用内插法给出一个实验完全符合的公式:莆aν/(e-1);***在给出公式后,就立即研究如何从理论上去推导这个公式,为了能够解释他的新公式,普朗克已经决定抛弃他心中的一切,他反复地咀嚼新公式的意义,体会它和原来那两个公式的不同。作为一个传统的保守的物理学家,普朗克总是尽可能试图在理论内部解决问题,而不是颠覆这个理论以求突破。但是,在经过种种失败之后,普朗克发现,他必须接受他一直不喜欢的统计力学立场,从波尔兹曼的角度去看问题,把熵和几率引入到这个系统中去。他发现只要假定原子振动的能量不是按经典物理学所要求的那样在0和∞之间去连续值,而是取如下分立