下面简述这些难点: 黑体辐射 当完整的黑体与热辐射达到平衡时,辐射能量密度会随着频率的变化而呈现一条曲线。 韦恩从热力学的一般理论考虑和实验数据分析中得出了一个半经验公式。 但韦恩的公式并不完全符合所有的实验数据。 在长波长波段,韦恩公式与实验严重偏离。 和Jeans还根据经典电动力学和统计物理学推导了黑体辐射能量分布公式。 他们推导出的公式在长波长部分与实验结果比较一致,但与短波长部分完全不一致。 这促使普朗克寻求韦恩公式和瑞利-詹斯公式之间的协调和统一,其结果是一个二参数普朗克公式,它不仅与实验最匹配,而且具有最简单的形式(韦恩公式除外)。 普朗克提出这个公式后,很多实验物理学家立即用它来分析当时最准确的实验数据,发现吻合得非常好。 他们认为,如此简单的公式与实验如此一致绝非偶然。 这个公式中一定有一个非常重要但尚未被揭示的科学原语,即光电效应。 直到电子的发现,人们才认识到光电效应。 它是由于紫外线照射,大量电子从金属表面逸出的现象。 经过实验研究发现,光电效应表现出以下特点: 任何一种金属都存在一定的临界频率。 当照射光的频率必须大于临界频率时,可以观察到光电子从电极逸出。 光电子的能量与照射光的频率有关,与光的强度无关。
光强度只影响光电流的强度,光电流是单位时间内从金属电极单位面积逃逸的电子数量。 当入射光的频率大于临界频率时,无论光线有多弱,只要光线照射到其上,几乎立即就会观察到光电子。 这些都是不符合经典电磁理论的。 经典电磁理论无法解释这些特征原子的线性光谱及其规律。 电子科技大学学士学位论文. 人们有很多关于光谱的信息。 经过对这些信息的整理和分析量子物理基础公式总结,发现谱线波长有一定的规律,原子光谱是分离的线谱而不是连续分布。 这样,人们自然会提出疑问:产生原子线性光谱的机制是什么? 为什么这些谱线的波长有这么简单的规律呢? 原子稳定性卢瑟福的原子模型成功地解释了粒子的大角度偏转,但它也是不完美的,并且还存在一些问题:关于原子的稳定性。 根据经典电动力学,电子以加速运动绕原子核运行。 电子的能量会越来越小,因此电子会减速,轨道半径会不断缩小。 最后,它们会落到原子核上,并相应地发出广泛的连续辐射。 光谱,这与观察到的原子线光谱相矛盾。 此外,卢瑟福模型原子对于与外部粒子的碰撞也非常不稳定。 但现实世界表明,许多原子在自然界中稳定存在。 能量均分定理不适用于温度很低时固体和分子的比热问题。 量子理论就是通过解决这些生产实践与科学实验和经典物理学之间的矛盾而逐渐建立起来的。
2.早期量子理论 量子力学是在旧量子理论的基础上发展起来的。 旧量子理论包括普朗克量子假说、爱因斯坦光量子论和玻尔原子论。 普朗克的量子假说 1900年,普朗克推导出了一个关于黑体辐射的公式:这个公式称为普朗克公式。 此后,他致力于找出这个公式的真正物理意义。 根据玻尔兹曼的思想,他做出了如下假设:黑体是由带电谐振器组成的。 这些谐振器的能量不能连续变化,只能取一些离散值。 。 谐振子的最小能量为,这个最小能量称为能量离子,h称为普朗克常数。 谐振子的能量是能量量子的整数倍。 能量量子概念的提出确实令人震惊。 它打破了经典物理学中连续性和平滑性的概念。 人们很难接受,连普朗克本人都感到困惑,而这会带来革命性的变化。 爱因斯坦的光量子理论 普朗克早期量子理论论文的少数亲密朋友之一是伯尔尼专利局的一位年轻专利审查员阿尔伯特·爱因斯坦。 爱因斯坦觉得能量元素假说生动、真实、令人震惊。 “他脚下的地板似乎被拖走了并挂在那里,没有任何基础可以建造它。” 此后,爱爱因斯坦一生致力于寻找“坚实的基础”。 爱因斯坦没有等到找到令人满意的概念基础,就开始跟进普朗克的工作,发现使量子理论再次向前迈出一大步的原理。 中国电子科技大学学士学位论文爱因斯坦采用了与普朗克1900年文章类似的风格,简洁、巧妙、多方面的讨论,发展了光子的概念。
熵的概念和热力学基本方程再次打开了量子领域的大门。 辐射场的熵方程使该场像理想气体一样,包含大量但数量有限的独立粒子。 每个辐射量子(用当前术语来说)都是一个光子。 携带普朗克能量元素h给出的总能量,其中v现在代表辐射的频率,如果有N个光子,那么总能量为ENh 从这个方程中,爱因斯坦得出结论,辐射场就像一个理想的辐射场一样气体中,含有N个独立粒子——光子,每个单独光子的能量为h。 毫无疑问,爱因斯坦相信这个推测,但我不知道世界上是否还有人同意他的观点。 那是1905年,普朗克的量子假说还没有被任何人注意到,但爱因斯坦却将其应用到了光和其他辐射领域,迈出了普朗克本人十年来都不愿意迈出的一步。 爱因斯坦引用的最重要的实验证据是“光电效应”,即明亮的紫外线照射在真空中制备的纯金属表面上会产生电流。 爱因斯坦认为,只要将实验中的照明光视为粒子型光子的集合,光电效应的这种奇特性质就可以这样理解:他假设了光子将能量传递给电子的一种简单机制。金属:“根据入射光的尺寸h来看,我们可以想象光以如下方式发射电子。当光子穿透金属体的表层时,它们的能量也至少部分地转化为电子的动能。最简单的方法是想象这是一个光子将其所有能量释放给电子的过程,我们假设这就是实际发生的情况。
这就是爱因斯坦利用普朗克量子假说提出光量子概念并解决光电效应问题的原因。 玻尔的原子量子理论 1911年,英国物理学家卢瑟福提出了一种全新的原子结构模型:原子内部大部分空间是空的,其中心有一个质量小、质量大、带正电的核心。 有一个带电的核心,带负电的电子以某种方式在核心外部的空间中移动。 这个原子模型看起来更像是一个微型太阳系,原子核是太阳,电子是绕太阳运行的行星。 建立了新的原子模型,但尚未完成。 仍然存在很多问题,尤其是电磁理论,面临着严重的困难。 经典麦克斯韦电磁理论预测,当电子绕原子核运动时,由于异性电荷的吸引,它们必然会相互靠近并释放辐射能。 最后,原子的能量会越来越小,电子最终会落到原子核上消失。 也就是说,卢瑟福描述的原子不可能稳定存在超过1秒,由它们组成的物质世界根本不可能存在。 现在,卢瑟福模型需要一个更好的解释,它需要一个称为量化的理论解释。 当卢瑟福原子模型与麦克斯韦电磁理论遇到不可调和的冲突时,年轻的玻尔面临着学术信仰的选择。 玻尔凭借他的科学远见,选择了卢瑟福原子模型。 玻尔创造性地运用普朗克-爱因斯坦概念解决原子结构和原子光谱问题,提出了原子量子论。
主要包括两个方面:原子能够而且只能以一系列离散能量对应的状态稳定存在。 电子科技大学学士学位论文. 这些状态称为静止状态。 因此,原子能的任何变化只能以两个稳态之间的跃迁形式发生。 当原子在两个静止状态之间转变时,它会以独特的频率吸收或发射辐射。 普朗克的能量量子论、爱因斯坦的光量子论和玻尔的原子量子论构成了我们常说的早期量子论。 从历史顺序来看,这看似同源,甚至合乎逻辑,但实际上三者各有特色。 早期的量子理论虽然未能完全脱离经典物理的概念,成为完整的理论体系,但却为量子力学的建立奠定了坚实的基础。 3、量子力学的不断发展量子力学和相对论是构成现代物理学的两大理论支柱。 量子力学自20世纪初创立以来,随着实践的发展而不断发展。 物理学设立了三个研究物质微观结构的子学科,即原子物理学、原子核物理学和粒子物理学。 粒子物理学的基本理论是量子场论。 量子电动力学和量子色动力学都属于量子场论的内容。 量子电动力学是电子和光子的理论,而量子色动力学是夸克和胶子的理论。 在量子电动力学中,电子和正电子通过光子的虚拟交换相互作用。 在量子色动力学中,夸克和反夸克通过胶子的虚拟交换相互作用。
粒子物理学的标准模型认为,物质的基本构件是三代轻子和夸克。 轻子包括电子、电子、电子中微子、中微子和中微子。 夸克包括上夸克、下夸克和粲夸克。 奇异夸克、顶夸克、底夸克。 轻子和夸克之间有四种基本相互作用,即引力(由引力子g传递,尚未发现)、电磁相互作用(由光子传递)、弱相互作用(由中间玻色子传递)和强相互作用(由胶子G传递)。 标准模型理论成功地经受住了所有的实验检验并取得了很高的成就。 但该理论涉及的参数过多(约19个),且这些主观参数的来源至今无法理解。 需要注意的是,电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用已经统一起来,称为Grand。 然而,引力相互作用和这三种相互作用尚未统一量子物理基础公式总结,这种努力仍在进行中。 建立量子力学的重大事件年表 建立量子力学的重大事件年表 - 1884年 1893年 1900年 1902年 大事记 发现氢谱经验公式 发现黑体辐射位移定律 瑞利提出经典辐射定律 普朗克引入量子假说 发现光电效应 经验定律 1905年 1911年 1913年 1921年 中国电子科技大学 学士学位论文事件 爱因斯坦理论,解释光电效应,揭示微观物体波粒二象性 卢瑟福提出核原子模型玻尔提出了原子结构理论,用量子跃迁假说解释了原子光。 斯特恩和格拉赫证实了原子磁矩的量子年。 1923 年 1925 年 1926 年 1927 年事件。 德布罗意创立了物质波理论并创立了量子理论(基体力垂直波动力学),并被证明与基体力学等价。 测不准原理 1928年 1929年 1931年 事件 狄拉克在量子力学中提出了相对论,并预言了正电子的存在。 泡利提出了相对论量子场论。 泡利提出了中微子假说。 中国电子科技大学学士学位论文摘要。 学习量子的经验。 当读到力学这一章时,我对它的发展历史产生了浓厚的兴趣。
教科书从黑体辐射问题开始,引出了普朗克的量子假说和爱因斯坦的光量子论。 同时,在分析卢瑟福原子结构模型时,结合氢原子光谱,推导了玻尔理论(稳态假说、轨道量子化假说、跃迁假说),并对氢原子光谱进行了补充和解释。 在早期量子理论的16章之后,量子力学的研究开始了。 对德布罗意波的研究引发了我的一系列思考,戴维森-杰默实验让我对德布罗意波有了更透彻的认识。 在量子力学的学习过程中,薛定谔方程的学习尤为重要。 基础学科课程——数学物理方程详细讲解薛定谔方程,从内值问题分析薛定谔方程。 因为有了数学方程的基础,我很快就理解了大学物理中薛定谔方程的详细描述。 通过大学物理的学习,我对量子力学有了一定的了解,为下学期的专业课程——量子力学与统计物理做好了铺垫。致谢:朱老师孜孜不倦的教学,高尚的师德,一丝不苟的作风,严谨而严谨的态度。求实的态度和深厚的专业知识,不仅使我树立了远大的学术目标,掌握了基本的物理学习方法,而且使我懂得了