理论物理和量子物理

第一章 小结

1． 经典物理的困难 黑体辐射，光电效应，原子光谱线系 2． 旧量子论 <1>普朗克能量子论

<2>爱因斯坦对光电效应的解释,光的波粒二象性光电效应的规律

爱因斯坦公式

光子能量动量关系

<3>玻尔的原子理论

定态的假设, 频率条件

3.微观粒子的波粒二象性,德布罗意关系

, 量子化条件

戴维孙,革末等人的电子衍射实验验证了德布罗意关系 4． 量子力学的建立

物质波——>薛定谔方程——>非相对论量子力学——>相对论量子力学——>量子场论

第二章 小结

一． 波函数的统计解释. (量子力学―基本假设)

为几率波。 几率密度

满足连续性，有限性，单值性。

二． 态叠加原理：

态叠加原理是微观例子具有波动性的体现。经典粒子的态是具有正交性。 三． 薛定谔方程 (量子力学――基本假设) （1）.薛定谔方程是基本假定，是建立的不是推导的 （2）.薛定谔方程是线性方程 四． 定态薛定谔方程 定态：能量有确定的值

定态波函数

定态薛定谔方程

定态

1

第八篇

量子理论

依我看来，当今的物理学理论中，有可能在未来的终极理论中保留下来的部分是量子力学。

温伯格

Nobel物理学奖得主

2

在望远镜看不到的地方，显微镜开始起作用了。这两者

哪一个有更大的视界呢？

维克多·雨果

正像一个粒子有可能处于这样一个量子态，在这个态中既不是明确地在这里也不是明确地在那里??一个粒子也有可能处于一个态，在这个态中既不能明确地说它是电子也不能明确地说它是中微子，只有当我们测量到某些区别二者的特性（比如电荷）之后才能把它们分辨出来。

温伯格，S Weinberg，物理学家

??从根本上说，量子理论的统计表现是由于这一理论所描述的物理体系还不完备。

爱因斯坦

它们全都同样古怪。

费曼对亚原子粒子的描述

3

第18章 波粒二象性

在19世纪末到20世纪初这个世纪之交的年代里，经典物理学理论一方面被认为已经发展到了相当完善的程度，但是，另一方面又有一系列重大的实验发现无法用经典物理学的理论来解释。这种情况迫使物理学家跳出经典物理学的传统框框，去寻找新的解决办法。其中对热辐射和原子辐射给经典物理学带来的困境进行的探索导致了量子理论的诞生。

18.1 辐射之谜

黑体辐射

在19世纪，冶金高温测量技术和天文学

练习二十六

班级______________学号____________姓名________________

练习 二十六 一、选择题

1． 下列哪一能量的光子，能被处在n=2的能级的氢原子吸收？ （ ） （A）1.50eV； （B）1.89eV； （C）2.16eV； （D）2.41eV； （E）2.50eV。 2． 光谱系中谱线的频率（如氢原子的巴尔末系） （ ） （A）可无限制地延伸到高频部分； （B）有某一个低频限制； （C）可无限制地延伸到低频部分； （D）有某一个高频限制； （E）高频和低频都有一个限制。

3． 关于辐射，下列几种表述中哪个是正确? （ ） （A）只有高温物体才有辐射； （B）低温物体只吸收辐射；

（C）物体只有吸收辐射时才向外辐射； （D）任何物体都有辐射。

4． 光电效应中光电子的初动能与入射光的关系是 （ ） （A）与入射光的频率成正比； （B）与入射光的强度成正比； （C）与入射光的频率成线性关系； （D）与入

1

第八篇

量子理论

依我看来，当今的物理学理论中，有可能在未来的终极理论中保留下来的部分是量子力学。

温伯格

Nobel物理学奖得主

2

在望远镜看不到的地方，显微镜开始起作用了。这两者

哪一个有更大的视界呢？

维克多·雨果

正像一个粒子有可能处于这样一个量子态，在这个态中既不是明确地在这里也不是明确地在那里??一个粒子也有可能处于一个态，在这个态中既不能明确地说它是电子也不能明确地说它是中微子，只有当我们测量到某些区别二者的特性（比如电荷）之后才能把它们分辨出来。

温伯格，S Weinberg，物理学家

??从根本上说，量子理论的统计表现是由于这一理论所描述的物理体系还不完备。

爱因斯坦

它们全都同样古怪。

费曼对亚原子粒子的描述

3

第18章 波粒二象性

在19世纪末到20世纪初这个世纪之交的年代里，经典物理学理论一方面被认为已经发展到了相当完善的程度，但是，另一方面又有一系列重大的实验发现无法用经典物理学的理论来解释。这种情况迫使物理学家跳出经典物理学的传统框框，去寻找新的解决办法。其中对热辐射和原子辐射给经典物理学带来的困境进行的探索导致了量子理论的诞生。

18.1 辐射之谜

黑体辐射

在19世纪，冶金高温测量技术和天文学

一、选择题（将所选答案填入下面的空中）

1． 下面的各种物体如果对光都没有透射，那么，哪一个是绝对黑体？

A．不辐射可见光的物体； B．不辐射任何光线的物体； C．不反射可见光的物体； D．不反射任何光线的物体。 2． 绝对黑体的辐射本领，对不同物体在不同温度下是否相同？

A.不同，随不同物体改变，但与温度无关； B.不同，随物体和温度而改变； C.不同，随温度升高而增大，但与物体无关； D.不同，随温度升高而减小，但与物体无关．

3． 降低黑体温度，使其辐射的峰值波长为原来的2倍，这时其总发射本领是原来的

A.2倍； B.1/2倍； C.1/4倍； D.1/16倍。 4． 实验发现热辐射的波长与温度有关，它们的关系是

A．温度越高，辐射波长越短； B．温度越高，辐射波长越长； C．温度越低，辐射波长越短； D．温度与波长变化呈线性关系。 5． 原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射

A.绝大多数散射角近180o； B.α粒子只偏2o～3o；

C.以小角散射为主，也存在大角散射； D.以大角散射为主，也存在小角散射． 6． 用动能为2MeV的α粒子束轰击一金箔做散射实验，在某一位置每分钟

一、选择题（将所选答案填入下面的空中）

1． 下面的各种物体如果对光都没有透射，那么，哪一个是绝对黑体？

A．不辐射可见光的物体； B．不辐射任何光线的物体； C．不反射可见光的物体； D．不反射任何光线的物体。 2． 绝对黑体的辐射本领，对不同物体在不同温度下是否相同？

A.不同，随不同物体改变，但与温度无关； B.不同，随物体和温度而改变； C.不同，随温度升高而增大，但与物体无关； D.不同，随温度升高而减小，但与物体无关．

3． 降低黑体温度，使其辐射的峰值波长为原来的2倍，这时其总发射本领是原来的

A.2倍； B.1/2倍； C.1/4倍； D.1/16倍。 4． 实验发现热辐射的波长与温度有关，它们的关系是

A．温度越高，辐射波长越短； B．温度越高，辐射波长越长； C．温度越低，辐射波长越短； D．温度与波长变化呈线性关系。 5． 原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射

A.绝大多数散射角近180o； B.α粒子只偏2o～3o；

C.以小角散射为主，也存在大角散射； D.以大角散射为主，也存在小角散射． 6． 用动能为2MeV的α粒子束轰击一金箔做散射实验，在某一位置每分钟

量子物理基础

基本内容

一．量子假说和光的量子性

1． 普朗克量子假说

频率为?的带电谐振子只能处于能量为一最小能量?的整数倍的状态，?=h?，h称为普朗克常数。在辐射或吸收能量时振子从这些状态之一跃迁到其它状态。

2． 光电效应、光子假说

(1)光电效应：光照射到金属表面，立刻有电子称为光子逸出金属的现象。 (2)爱因斯坦光子假说

光是粒子流，这种粒子称为光子，光子运动速度为c，对频率为?的单色

光的光子能量??h?，光的能流密度S决定于单位时间通过单位面积的光子数

N，即S?Nh?。

(3)光电子的产生和爱因斯坦光电效应方程

光照射到金属表面，一个光子被金属中的电子吸收，电子获得光子全部能量，一部分用以克服金属逸出功而离开金属表面形成光电子，因此爱因斯坦光电效应方程： h??式中

12mv?W 212

mv是光电子的最大初动能，W是金属逸出功，W?eU，U是该金属2

的逸出电位。

单位时间产生的光电子数应随能流密度S的增加而增加，光电子最大初动

121

能与入射单色光的频率成线性关系，即

12mv?h??W，当入射频率2???0?U0（红限频率）时不发生光电效应。

(4)光电效应实验——鉴

当经典物理遇上量子力学

量子力学来源于那晴朗天空中的两朵乌云之一，正是那朵乌云引起了人们对物理世界的重新认识。量子力学的重要性不亚于当年的牛顿力学，其在物理学史上具有划时代意义，对于研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质具有重要的作用。 此前经典物理曾取得了一系列的重大成就，然而在19 世纪末，德国物理学家维恩发现的热辐射理论却是用经典物理所无法解释的，正是这一成果促进了量子力学的产生。从此出现了一门与经典力学不同的理论的诞生。

量子力学与经典力学的核心差异在于对粒子与波的认识。经典力学认为粒子与波是完全不同的，两者毫无联系，相互独立。而量子力学认为物质具有波粒二象性，统一了粒子与波。

对于经典物理的基本观念有连续性，因果性，确定性。我们可以用r,p,t等物理量来准确的描述物体的运动状态等。但量子力学的思想在于不连续性，不因果性，不确定性。不连续性是指物质和能量都有最小的单位，是一份一份的;不确定性认为人们无法同时给定物质所有的参数，一个知道的越详细，另一个就越不准确；不因果性则是即使你知道所有参数（虽然理论上不能），你得到的也只是个概率的结果。于是量子力学采用波函数来描述粒子的状态，量子力学中的力学量可以用由满足一定条

NO.8 量子物理基础

班级 学号 姓名 成绩

一 选择题

1. 用频率为?的单色光照射某金属时，逸出光电子的最大动能为EK；若改用频率为2?的单色光照射此金属时，逸出光电子的最大动能为： （A）2EK （B）2h??EK （C）h??EK （D）h??EK

【 D 】

解：

h??A?EK?A?h??EK?EK??2h??A?h??EK

2. 在X射线散射实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则入射光光子能量E0与散射光光子能量E之比E0/E为 （A）0.8 （B）1.2 （C）1.6 （D）2.0

【 B 】 解：

E0hv0????1.2 Ehv?03. 根据玻尔氢原子理论，巴尔末线系中谱线最小波长与最大波长之比为： （A）5/9 （B）4/9 （C）7/9 （D）2/9

【 A 】

1En??13.62?ev?n11解： ????2hv32E3?E25???94?1?32

大学物理第四版量子物理习题

大学物理习题课量子物理

大学物理第四版量子物理习题

量子力学的历史早期量子论

普朗克能量量子化假说 爱因斯坦光子假说 康普顿效应 玻尔的氢原子理论 德布罗意实物粒子波粒二象性 海森伯的测不准关系 波恩的物质波统计解释 薛定谔方程 狄拉克把量子力学与 狭义相对论相结合

量子力学

相对论量子力学

大学物理第四版量子物理习题

量子物理一 黑体辐射的实验定律 1)斯特藩 斯特藩1)斯特藩-玻耳兹曼定律 M(T )=σT 4 σ σ = 5.67×10-8 W/m2K4 × 2)维恩位移律 2)维恩位移律

Μλ 0(Τ)

2200K 2000K 1800K 1600K

λm

λ

λm T = b

b = 2.898 × 10 3 m K

νm = cν T

cν = 5.88 ×1010 Hz/K2πν2 hν Mν (T) = 2 hν c ekT 12πhc2 Mλ (T) = 5

二 普朗克量子假说 (1)黑体 带电线性谐振子 黑体—带电线性谐振子 黑体 (2)能量不连续， = nε 0 能量不连续， 能量不连续 ε (3)能量子 ε0 = hν 能量子

λ

1 ehc kTλ

1

大学物理第四版量子物理