量子力學(xué)第1講緒論光電子科學(xué)與工程學(xué)院王可嘉(文件)
【正文】 變換。 量子力學(xué)（理論）的需要 32 三、學(xué)習(xí)量子力學(xué)的目的和要求（ 2） 光電子專業(yè)學(xué)習(xí)量子力學(xué)的目的 建立 物質(zhì)發(fā)光 的基本概念與微觀過程，重點(diǎn)是建立正確的、系統(tǒng)的、完整的概念，為后續(xù)課程以及將來從事光電子領(lǐng)域的研究奠定基礎(chǔ)。當(dāng)這個(gè)子彈是電子或分子時(shí)，就完全有這種可能！電子穿過薄金屬片的衍射實(shí)驗(yàn)和C60分子的干涉實(shí)驗(yàn) ，都說明了 物質(zhì)波 的存在。 具有確定動(dòng)量 和確定能量 的實(shí)物粒子相當(dāng)于頻率為 和波長為 的波 , 二者之間的關(guān)系如同光子和光波的關(guān)系一樣 , 滿足 de Broglie公式 ： νlp E26 二、波粒二象性 (3) 約恩遜（ 1960）： 電子的單縫、雙縫、三縫和四縫衍射實(shí)驗(yàn)圖象： 湯姆遜（ 1927）： 電子圓孔衍射實(shí)驗(yàn) 單縫衍射 雙縫衍射 三縫衍射 四縫衍射 多晶 鋁 箔 27 二、波粒二象性 (4) M. Arndt（ 1999）： C60分子束衍射實(shí)驗(yàn) nmd ~28 二、波粒二象性 (5) 目前的研究熱點(diǎn)： 石墨烯（單層石墨， graphene） K. S. Novoselov, et al， Science 306, 666 (2022)。據(jù)此很好地解釋了色散現(xiàn)象。 mV當(dāng)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，必然有 021 2 ?mm v為紅限頻率 0νhAν ??0?? Ah ν一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化 (18) 22 一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化 (19) 愛因斯坦“因在數(shù)學(xué)物理方面的成就，尤其發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)的規(guī)律”，獲得了 1921年諾貝爾物理獎(jiǎng) 。 20 一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化 (17) 按照光的經(jīng)典電磁理論： 愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋 光的強(qiáng)度與頻率無關(guān)，不應(yīng)存在截止頻率。這樣以來，電子就不會(huì)掉到原子核里，原子的壽命就會(huì)很長 。 1?n2345?n17 一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化 (14) 能量量子化概念不僅解釋了原子壽命的問 題，而且提出了產(chǎn)生電磁波的量子論觀點(diǎn) 原子中的電子只能處于一系列分立的能級(jí)之中 :即 。但連續(xù)譜會(huì)導(dǎo)致原子的塌陷。 11 作業(yè) 通過查閱資料，從能量量子化假設(shè)出發(fā)，推導(dǎo) Planck公式。 如果能量是 量子化的 ，即原子吸收或發(fā)射電磁波，只能以 “ 量子 ” 的方式進(jìn)行，那末黑體輻射問題就能得到很好的解釋。s 9 普朗克從 這些假設(shè)出發(fā)可以得到著名的 普朗克公式： 普朗克后來又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經(jīng)過十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅(jiān)定地相信 的引入確實(shí)反映了新理論的本質(zhì)。 1899年 Kelvin勛爵 在歐洲科學(xué)家新年聚會(huì)的賀詞中說： 物理學(xué)晴朗的天空上， 飄著幾朵令人不安的烏云 黑體輻射 邁克爾遜 — 莫雷實(shí)驗(yàn) 光電效應(yīng) 氫原子光譜 康普頓效應(yīng) 量子力學(xué) 狹義相對(duì)論 一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化（ 2） 5 一、經(jīng)典物理遇到的困難與能量量子化（ 3） E υ 此關(guān)系與實(shí)驗(yàn)及日常經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不符！ E ?238)( ???ckTE ?一、 黑體輻射問題 － 紫外災(zāi)難 按照經(jīng)典理論，黑體向外輻射電磁波的能量 與頻率 的關(guān)系（ RJ公式）為： 20世紀(jì)初物理學(xué)界遇
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