量子力学导论VIP免费

第三章量子力学导论19世纪末的三大发现(1895年X射线，1896年发现放射性，1897年发现电子)为近代物理学的序幕。1900年普朗克提出量子化概念，1905年爱因斯坦在解释光电效应时提出光量子概念，1913年玻尔将普朗克-爱因斯坦量子概念用于卢瑟福模型，提出量子态观念，成功地解释了氢光谱。此外，利用泡利1925年提出的不相容原理和同年乌仑贝克、古兹米特提出的电子自旋假说，可很好地解释元素周期性、塞曼效应的一系列实验事实。至此形成的量子论称为旧量子论，有严重的缺陷。在“物质粒子的波粒二象性”思想的基础上，于1925-1928年间由海森堡、玻恩、薛定谔、狄拉克等人建立了量子力学，它与相对论成近代物理学的两大理论支柱。量子力学的本质特征在1927年海森堡提出的不确定关系中得到明确的反映，它是微观客体波粒二象性的必然结果。量子力学的主要内容：1)相关的几个重要实验；2)有别于经典物理的新思想；3)解决具体问题的方法。§11.玻尔理论的困难玻尔理论既以经典理论为基础，又和经典理论相矛盾；一方面保留了经典的确定性轨道，另一方面又用量子化条件来限制电子的轨道；量子化假设没有适当的理论依据；不能定量处理多电子原子的谱线及谱线的强度、宽度、偏振等稍微复杂的问题。玻尔理论不是一个完整的理论体系．玻尔理论成功地解释了原子的稳定性及氢原子光谱等的规律性；并且关于定态、能级和跃迁等的假设，在现代量子理论中是正确的。玻尔后来又提出过一些有价值的理论，如著名的对应原理：当量子数n趋于无限大时，量子理论得出的结果与经典理论的结果相一致。成功之处（1）应用于氢原子和类氢离子光谱时，理论计算与实验测量结果符合得很好。（2）里德堡常数的理论值与实验值符合极好。R实=10967758m-1R理=10973731m-1原因实验基础理论基础光谱实验规律；黑体辐射实验；光电效应实验。原子核式结构模型；普朗克量子假说；爱因斯坦光子假说。2hnp困难3、轨道的概念不正确。2、角动量量子化条件与现代实验结果不符只是人们的假设，无理论根据。1、只能计算氢原子和类氢离子的光谱线的频率，对于多于一个电子的氦原子。理论完全不适用，且不能计算谱线的强度。有重大缺陷。如：为什么核与电子间的相互作用存在，但处于定态的加速电子不辐射电磁波？电子跃迁时辐射（或吸收）电磁波的根本原因何在？……（薛定谔的非难“糟透的跃迁”：在两能级间跃迁的电子处于什么状态？）玻尔理论在处理实际问题时也“力不从心”，如无法解释氢光谱的强度及精细结构，无法解释简单程度仅次于氢原子的氦光谱，无法说明原子是如何组成分子及构成液体和固体。……原因•1、理论内在的不统一，不是自洽的。一方面提出了与经典理论完全矛盾的假设。另一方面又认为经典理论（牛顿定律，库仑定律）适用。所以不是一贯的量子理论，也不是一贯的经典理论，而是量子论+经典理论的混合物。•2、没有抓住微观粒子的根本特性：波粒二象性，仍然把微观粒子看作经典理论中的质点。更完整、更准确的、应用面更广的关于原子的理论是1925年建立起来的量子力学。(1)经典物理学中的粒子和波•在经典物理学中波和粒子是完全不同的两个概念。•是自然界中仅有的两种能量传递的方式。•是波就不能是粒子，是粒子就不能是波。是就是是，否就是否，无法用波和粒子描述同一事物。粒子的特性：•定域性，占据一定的空间，有确定的质量、动量和电荷。•粒子可视为一质点。•粒子和粒子之间是分离的。•粒子的运动有确定的轨道。波的特性：•广延性，周期性,迭加性，能产生干涉、衍射、偏振等现象。•波的特征量是波长和频率§12波粒二象性(2)光的波粒二象性•光是一种电磁波已被我们充分认识，并被干涉、衍射、偏振等实验和麦克斯韦理论完全证明。光在传播时显示波动性。hphhphkpkp光是粒子性和波动性的矛盾统一体。或光的波动性:光的粒子性：•光电效应和康普顿效应等证明光的粒子性。光在与物质作用，转移能量时显显示粒子性。圆孔屏幕圆孔单缝单缝S1S1S2r1r2杨氏干涉实验222tEE光是电磁波,满足波动方程：干涉衍射现象：具有波动性粒子性...