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文档介绍

文档介绍:大学物理小论文
电子科技大学学士学位论文
电 子 科 技 大 学






姓名:沈森
学号:20**********
指导教师:朱钦圣
电子科技大学学士学位论文
音很少,其中之一就是在伯尔尼专利局工作的一个年轻的专利审查员阿尔伯特·爱因斯坦。爱因斯坦觉得,能量元素的假设是生动,实在的,也令人惊骇,“似乎脚下的地板被拖走了,悬在那里,望哪里都看不见任何能建立它的基础。”此后,爱因斯坦一生都致力于寻找“坚实的基础”。没等从概念上找到令人满意的基础,爱因斯坦便着手继普朗克工作之后,发现再次使量子理论跨出伟大一步的原理了。
爱因斯坦用同普朗克1900年文章类似的风格,简短,聪明,多方面地讨论,发展了光子的概念。熵概念和热力学基本方程再次打开了通向量子王国之门,辐射场熵方程使得场就像是一个包含大量但是有限数目个独立粒子的理想气体,每个辐射量子——按现在的说法就是光子携带着总量由普朗克能量元素给出的能量,其中现在表示辐射频率,如果有N个光子,那么总能量就是。从这一方程,爱因斯坦得出结论,辐射场就像理想气体一样,包含N个独立粒子——光子,每个单独光子的能量为。毫无疑问,爱因斯坦确信这一思辨,但不知道世界上是不是还有人赞成他。这是1905年,普朗克的量子假说仍然还没什么人注意,爱因斯坦却将它用到了光和其他辐射场,跨出了普朗克自己十年之久都不愿意迈出的一步。
爱因斯坦引用的最重要的实验证据就是“光电效应”,即明亮的紫外光照到真空中制备的纯净金属表面会产生电流。爱因斯坦认为,只要认为实验中的照明光就是粒子型光子的集合,光电效应的这种奇特性质就可以理解如下:他假设了光子向金属中电子转移能量的一个简单机制:“根据入射光由大小组成的观点,可以设想光用以下方式发射电子,由于光子穿透金属体的表面层,他们的能量也转换,至少部分地转换成电子的动能。最简单的方式是设想这是一个光子将全部能量释放给一个电子的过程,我们也就假设这就是真实发生的事件。爱因斯坦就是这样利用普朗克的量子假说提出光量子概念从而解决了光电效应问题。
电子科技大学学士学位论文
玻尔的原子量子论
1911年,英国物理学家卢瑟福提出了一个崭新的原子结构模型:原子内部的大部分空间都是空虚的,它的中心有一个体积小,质量很大,带正电荷的核,带负电的电子则以某种方式运动于核外的空间中。这个原子模型看起来更像一个微型的太阳系,原子核是太阳,电子是围绕太阳运行的行星。
一个新的原子模型建立了,但还不完善,还有许多问题,尤其在电磁理论方面面临着严重的困难。经典的麦克斯韦电磁理论预言,电子绕原子核运动时,由于电荷异性相吸,将会不可避免地相互靠近并释放出辐射能量,最后原子的能量越来越小,电子最终落到原子核上消失。换句话说,卢瑟福描述的原子是不可能稳定存在超过1秒的,以此构成的物质世界根本就不可能存在。
现在,卢瑟福模型需要更好的解释,它在需要一种叫做量子化的理论解释。在卢瑟福原子模型与麦克斯韦电磁理论遭遇到无法调和的矛盾时,年轻的玻尔面临着一次学术信仰的抉择,凭借对科学的远见卓识,玻尔选择了卢瑟福原子模型。
玻尔把普朗克-爱因斯坦的概念创造性的运用来解决原子结构和原子光谱的问题,提出了他的原子的量子论。主要包括两个方面:
⑴ 原子能够而且只能够稳定地存在于与离散的能量相对应的一系列状态中。这些状态称为定态。因此原子能量的任何改变,只能在两个定态之间以跃迁的方式进行。
⑵ 原子在两个定态之间跃迁时,吸收或发射的辐射的频率是唯一的。
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,构成我们常说的早期量子论。从历史顺序看这似乎是一脉相承,甚至是顺理成章的,可是事实上他们三人各有独到之处。虽然早期量子论未能完全从经典物理学的观念脱颖而出成为一个完整的理论体系,但是它为量子力学的建立打下了坚实的基础。
三、量子力学的不断发展
量子力学和相对论是构成近代物理学的两大理论支柱。量子力学自20世纪初建立起来随着实践的发展而不断发展,物理学建立了研究物质微观结构的三个分支学科,即原子物理、原子核物理和粒子物理。粒子物理的基本理论,则是量子场论。量子电动力学和量子色动力学都属于量子场论的内容。
电子科技大学学士学位论文
量子电动力学是关于电子和光子的理论,而量子色动力学是关于夸克和胶子的理论。在量子电动力学中,电子和正电子通过光子的虚交换而相互作用。在量子色动力学中,夸克和反夸克通过胶子的虚交换而相互作用。
粒子物理的标准模型认为物质的基本组成单元是三代轻子和夸克,其中轻子有电子、子、子、电子中微子、中微子、中微子,夸克有上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克。轻子和夸克之间存在四种基本相互作用,即引力