簡述量子力學的發(fā)展

《簡述量子力學的發(fā)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、簡述量子力學發(fā)展摘要:量子力學是研究微觀粒子運動規(guī)律的物理學科，屬于研究微觀粒子運動規(guī)律的分支。它的主要研究對象是分子、原子、凝聚態(tài)物質(zhì)，此外還有原子核結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等基礎性理論。它同相對論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的理論基礎，量子力學除了在近代物理學方面起著基礎性作用，同時在化學等相關(guān)學科以及很多近現(xiàn)代技術(shù)中得到廣泛應用。通過量子力學的發(fā)展，人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及相互作用的原理的了解發(fā)生了質(zhì)的變化。通過量子力學，很多之前無法解釋的現(xiàn)象得到了真正的解釋，新的現(xiàn)象也被精準的預言出來，因為通過量子力學的精確計算，以及精確的實驗證明，很多之前無法觸及的領域漸漸清晰明朋。量子力學發(fā)展前景廣闊，在許多機器中，

2、量子隧道的效應已經(jīng)發(fā)展成事實，如閃光存儲片中可以通過量子隧道效應完成清除存儲單元的工作。雖然量子力學主要是在物質(zhì)的原子范疇內(nèi)被廣泛應用，但是很多大型系統(tǒng)也正在或?qū)\用到量子效應。關(guān)鍵詞：量子力學;物理;微觀;發(fā)展;應用一、舊量子論的產(chǎn)生和發(fā)展由于人們在十六、十七世紀對機械運動的基本規(guī)律已有了比較系統(tǒng)、比較完整的了解，經(jīng)過伽里略、牛頓等科學家進行科學實驗和推理，從而產(chǎn)生了物理學;到了十八世紀，物理學迅速地向前發(fā)展，以牛頓力學為基礎，先后形成了熱學和分子運動論、電磁學理論。到了十九世紀中期，形成了完整的、系統(tǒng)的經(jīng)典物理學理論體系。運用這種經(jīng)典理論，人們成功地解釋了許多物理現(xiàn)象，解決了不少

3、生產(chǎn)實際問題。由于經(jīng)典物理學在發(fā)展過程中幾乎沒有遇到什么重大難題，因而當時有許多物理學家錯誤地認為經(jīng)典物理學理論是物理學的“最終理淪”，往后沒有什么重大的工作可做了，只是解一下微分方程和對具體問題進行解釋。但是，也就是在物理學家舉杯慶賀經(jīng)典物理學取得輝煌成就的時候，在經(jīng)典物理學晴朗的天空中，不斷出現(xiàn)了幾朵“烏云”—經(jīng)典理論無法解釋的實驗事實。其中最著名的是開耳芬稱之為“第一號烏云”的邁克爾遜—莫雷實驗與“第二號烏云”的黑體輻射實驗，此外還有光電效應實驗和原子光譜的實驗規(guī)律等。當時大多數(shù)物理學家都希望并且相信，能用經(jīng)典物理學理論驅(qū)散這些“烏云”。結(jié)果發(fā)現(xiàn)上述的實驗事實，用經(jīng)典物理學理論無

4、法解釋，號稱“完美無缺”的經(jīng)典物理學開始破產(chǎn)，人們在對“第一號烏云”的研究中，引出了狹義相對論，而在對“第二號烏云”的研究中，引出了量子理論。人們從日常經(jīng)驗知道，一個物體(固體或液體)溫度升高時，會向四周放射熱量，這種現(xiàn)象叫做“熱輻射”。在十九世紀后半期，由于熱機廣泛使用，電照明的需要和冶金技術(shù)的變革，引起了熱輻射的研究，發(fā)現(xiàn)了絕對黑體(置于溫度恒定的熱槽中的開有一個小孔的金屬封閉空腔輻射能量隨波長而變化的實驗曲線。在這個實驗曲線面前，為了解答輻射能量分布隨不同的波長而異，許多物理學家都力圖從經(jīng)典物理學理論出發(fā)推導出黑體輻射的具體能譜分布公式，維恩、端利一金斯等就是其中的幾個。1893

5、年，德國物理學家維恩(Wien)應用經(jīng)典物理學的熱學理論創(chuàng)立了一種黑體輻射能量的理論，他所提出的公式可以較準確地描述輻射能量在光譜紫端的分布情況，但不適用于波長較大的紅端。另一方面，英周物理學家端利和金斯川根據(jù)經(jīng)典電磁理淪和經(jīng)典統(tǒng)計理論的能量均分定理研究出了能夠，描述光譜紅端的輻射能量分布的方程，但卻完全不適用于紫端?？傊敃r根據(jù)經(jīng)典物理學創(chuàng)立的最好理論只能解釋光譜的這一半或那一半的能量分布情況，而無法同時適用于整個光譜。這些理論在解釋黑體輻射能譜問題上的失玫，便開始動搖了人們對經(jīng)典物理學的迷信，迫使人們不得不提出一些新的假設。量子力學是研究微觀粒子運動規(guī)律的物理學科，屬于研究微觀粒

6、子運動規(guī)律的分支。它的主要研究對象是分子、原子、凝聚態(tài)物質(zhì)，此外還有原子核結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等基礎性理論。它同相對論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的理論基礎，量子力學除了在近代物理學方面起著基礎性作用，同時在化學等相關(guān)學科以及很多近現(xiàn)代技術(shù)中得到廣泛應用。二十世紀初，物理學方面最大的突破一個是愛因斯坦提出的狹義相對論，另一個就是德國科學家普朗克所提出的量子概念。量子概念是普朗克在1900年首先提出的，繼而在1925年到1926年，海森伯和薛定愕最終確立了量子力學，從而解決了原子物理等高深理論的基本問題，取得成功。隨后，量子力學向著兩個方向進一步發(fā)展，一個是更小的尺度應用，如原子以下的尺度，原子核物理學就

7、是在其引導下廣泛發(fā)展的，進而發(fā)展為現(xiàn)在的基本粒子物理學。因此可以說，量子力學在人類對物質(zhì)世界認識方面起著至關(guān)重要的作用，促使人們的眼光從宏觀層次跨進微觀層次。而另一個發(fā)展方向就是更大尺度的應用，例如分子問題，即量子化學相關(guān)問題。此外還有固體物理和凝聚態(tài)物理的相關(guān)問題。從研究對象的尺度來說范圍也逐漸擴大，從固體物理到地球物理、行星物理，最后延伸到夭體物理和宇宙物理。二、德布羅意的物質(zhì)波假設一物質(zhì)的波粒二象性在前面談到，為了解釋原子的分立的線狀光譜