文档介绍：一、量子力学及其意义和作用量子力学:是研究微观粒子运动、变化基本规律的科学。由于宏观物质全部是由微观物质组成的,宏观世界全部建立在微观世界之上,量子力学便无处不在、普遍适用。“整个世界是量子力学的!”物理学四大力学(理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学)之一。自从量子理论诞生以来(1900年12月14日),它的发展和应用一直广泛深刻地影响、促进和触发人类物质文明的大飞跃。例如,可以把所有学科名称前面冠以“量子”————quantum二字,就会发现:已经形成或将要形成一门新的理论、新的学科。光学—量子光学化学—量子化学电子学—量子电子学生物学—量子生物学电动力学—量子电动力学宇宙学—量子宇宙学统计力学—量子统计力学网络—量子网络经典场论—量子场论信息论—量子信息论计算机—量子计算机就连投机家所罗斯的基金会也时髦的冠以“量子”二字:“量子基金会”一百年(1901—2002)来总共颁发NobelPrize96次(其中1916,1931,1934,1940,1941,1942共6年未颁奖)单就物理奖而言:直接由量子理论得奖或与量子理论密切相关而得奖的次数有57次(直接由量子理论得奖25次量子力学自20世纪20年代创立以来,直到现在,已逐步成为核物理、粒子物理、凝聚态物理、超流和超导物理、半导体物理、激光物理等众多物理分支学科的共同理论基础。自20世纪80年代以来,量子力学又有很大发展:量子信息科学(量子计算、量子通信)目前,它正在向材料科学、化学、生物学、信息科学、计算机科学大规模渗透。不久的将来它将会成为整个近代科学共同的理论基础。国家中长期科学技术发展规划:量子调控计划二、历史的回顾19世纪末,一些物理学家认为:辉煌的物理学大厦已经建成!Kelvin勋爵:物理学的天空上漂浮着两朵乌云:麦克尔逊—莫雷实验相对论黑体辐射的“紫外灾难”量子力学经典物理、近代物理相对论:平地起高楼,伟大的头脑量子力学:一点一滴的积累,Plank,Einstein,Bohr,Heisenberg,Born,Pauli,deBroglie,Schrodinger,Dirac领袖:NielsBohr,哥本哈根学派这个发现将人类的观念——不仅是有关经典科学的观念,而且是有关通常思维方式的观念的基础砸得粉碎。——玻尔光电效应:金属受到光照射后释放出电子的效应。1887年,由赫兹首先发现。经典理论无法解释光电效应现象。Einstein:光是由具有粒子性的光子所组成。光电效应方程:hv=1/2mv*v+A原子结构与Bohr理论1896年,,引起了人们对原子内部结构的兴趣。J·J·汤姆逊的西瓜模型:正电荷像西瓜瓤,负电荷像西瓜子分布其上。1909年,卢瑟福和盖革、马登思,用氦核轰击厚度为10-6米的金箔,起初盖革没看到什么现象,卢瑟福告诉他要仔细观察:“要多看细看,实验要重复几次、几十次、几百次,才能发现偶然的现象。”结果发现,有1/8000的α粒子,偏转反弹。提出原子的有核模型。但玻尔(1885-1962),丹麦物理学家。定态假设:原子中电子的轨道不是任意的,只能取某些特定的分立的轨道,在这些轨道运动的电子不辐射电磁波,原子处于定态。跃迁假设:原子中的电子从一个定态跃迁到另一定态,则原子将放出一个光子,其能量:hv=E2-E1角动量量子化:电子的角动量是量子化的,即00000000玻尔理论是经典与量子理论的混合物,存在着内在的不协调,内在的矛盾。三、:波粒二像性德布罗意波(物质波):既然光具有粒子性,那么实物粒子如电子、质子等也应该具有波动性。(逆向思维法)实验验证:1927年,Davisson-Germer,镍单晶的电子衍射实验1961年,Josson,电子的扬氏双缝干涉实验对电子双缝干涉的讨论:疏密波?否!一个电子和另一个电子干涉?否!单个电子就具有波动性,电子是自己与自己干涉!电子的状态必须用波函数描述:0000000但我们对电子位置进行探测时,探测到的总是一个粒子的形象:它具有确定的质量、电荷、局限在一个很小的体积内。电子穿过双缝时表现出波动性,而在位置测量中被抓住时又表现出粒子图像,这就是波粒二像性。如何把微观粒子的这种波粒二像性统一起来?Born对波函数的概率诠释:电子能够表现出波的性质, 用波函数0000描述,可以产生干涉;探测其位置时则表现出粒子的图像。在0000处体积元dv内以粒子的形式探测到电子的概率为0000讨论:。?回答一:既是粒子又是波;回答二:既不是经典的粒子又不是经典的波;回答三:不要试图把微观粒子放到经典力学的框架中去。电子就是它本身!,或者说使波函数发生塌缩。这种测量的结果、