第十七章量子力学基础知识

第十七章　量子力学基础知识量子力学是研究微观粒子(如电子，原子和分子等)运动规律的学科量子力学的建立经历了由经典物理学到旧量子论，再由旧量子论到量子力学两个历史发展阶段。微观粒子运动的特征1 、几个代

个人收集整理勿做商业用途 第十七章量子力学基础知识 量子力学是研究微观粒子(如电子，原子和分子等)运动规律的学科 量子力学的建立经历了由经典物理学到旧量子论，再由旧量子论到量子力学两个 历史发展阶段。 微观粒子运动的特征 1、几个代表性的实验 经典物理学发展到19世纪末，在理论上已相当完善，对当时发现的各种物理 现象都能加以理论上的说明。它们主要由牛顿的经典力学，麦克斯韦的电、磁和 光的电磁波理论，玻耳兹曼和吉布斯等建立的统计物理学组成。19世纪末，人 们通过实验发现了一些新的现象，它们无法用经典物理学解释，这些具有代表性 的实验有以下3个。 （1)黑体辐射 黑体是指能全部吸收各种波长辐射的物体，它是一种理想的吸收体，同时在 加热它时，又能最大程度地辐射出各种波长的电磁波. 绝热的开有一个小孔的金属空腔就是一种良好的黑体模型。进入小孔的辐射, 经多次吸收和反射，可使射入的辐射实际上全部被吸收，当空腔受热时，空腔会 发出辐射，称为黑体辐射。 实验发现，黑体辐射能量与波长的关系主要与温度有关，而与空腔的形状和制 作空腔的材料无关。在不同温度下，黑体辐射的能量(亦称辐射强度）与波长的 关系如图所示. 许多物理学家试图用经典热力学和统计力学方法解释黑体辐射现象.瑞利 （Rayleigh JW）和金斯(Jeans JH)把分子物理学中能量按自由度均分的原理 用于电磁辐射理论，得到的辐射能量公式在长波处接近实验结果，在短波处和实 验明显不符.特别是瑞利-金斯的理论预示在短波区域包括紫外以至x射线、γ射 线将有越来越高的辐射强度，完全与事实不符，这就是物理学上所谓的“紫外灾 难”。维恩(Wien W)假设辐射按波长分布类似于麦克斯韦的分子速度分布,得到 的公式在短波处和实验结果接近，在长波处相差很大。 1900年普朗克(Planck M)在深入研究了实验数据，并在经典力学计算的基础 上首先提出了“能量量子化"的假设，他认为黑体中原子或分子辐射能量时做简 1 35 第页共页