量子力學(xué)發(fā)展應(yīng)用

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1、-量子力學(xué)論文題　目:量子力學(xué)發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W生姓名武術(shù)專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)_222009322072082班級(jí)2009級(jí)2班指導(dǎo)教師張濟(jì)龍成績(jī)_工程技術(shù)學(xué)院2011年12月.---量子力學(xué)發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域武術(shù)西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶400716摘要:量子力學(xué)發(fā)展至今已有一百年了，它發(fā)展的道路并不是一帆風(fēng)順的。這一百年雖是艱難的，但是輝煌的。此后，人們發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)與現(xiàn)代科技的聯(lián)系日益緊密，它的發(fā)展?jié)摿κ遣荒艿凸赖?。本文?/p>

2、兩個(gè)部分逐次論述了量子力學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用。第一部分是量子力學(xué)的發(fā)展，這部分闡述了早期量子論。第二部分是量子力學(xué)的應(yīng)用，這部分闡明了量子力學(xué)在固體物理和信息科學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：早期量子論；量子力學(xué)的發(fā)展；量子力學(xué)的應(yīng)用量子力學(xué)誕生至今一百年。經(jīng)過一百年的發(fā)展，它由原子層次的動(dòng)力學(xué)理論，已經(jīng)向物理學(xué)和其他學(xué)科以及高新技術(shù)延伸。而事實(shí)上，它已超出物理學(xué)范圍；它不僅是現(xiàn)代物質(zhì)科學(xué)的主心骨，又是現(xiàn)代科技文明建設(shè)的主要理論基礎(chǔ)之一。建立在量子概念的量子力學(xué)及其物理詮釋，促使人類的思想觀念產(chǎn)生根本性轉(zhuǎn)變；雖然這新概念很抽象，但就目前文明的空前繁榮而言，量子

3、力學(xué)所產(chǎn)生的影響是相當(dāng)廣泛的。而看看量子力學(xué)的前沿性進(jìn)展新貌，則會(huì)感到心馳神往。量子力學(xué)可謂是量子理論的第二次發(fā)展層次，第一次常稱作早期量子論，第三次就是量子場(chǎng)論。本文除了論述這三個(gè)層次以外，又說了它在現(xiàn)代物理乃至現(xiàn)代物質(zhì)科學(xué)中的地位，闡述了它應(yīng)用的狀況。一.量子力學(xué)的發(fā)展19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們認(rèn)為經(jīng)典物理發(fā)展很完美的時(shí)候，一系列經(jīng)典理論無法解釋的現(xiàn)象一個(gè)接一個(gè)的發(fā)現(xiàn)了。經(jīng)典力學(xué)時(shí)期物理學(xué)所探討的主要是.---用比較直接的實(shí)驗(yàn)研究就可以接觸到的物理現(xiàn)象的定理和理論。牛頓定理和麥克斯韋電磁理論在宏觀和慢速的世界中是很好的自然規(guī)律。而對(duì)于微觀

4、世界的物理現(xiàn)象，經(jīng)典物理學(xué)就顯得無能為力，很多現(xiàn)象沒發(fā)解釋。這些困難被看做是“晴朗天空的幾朵烏云”，正是這幾朵烏云引發(fā)了物理界的變革。下面簡(jiǎn)述這幾個(gè)困難：⑴黑體輻射完全黑體在與熱輻射達(dá)到平衡時(shí)，輻射能量密度隨頻率變化會(huì)有一個(gè)曲線。韋恩從熱力學(xué)普遍理論考慮以及分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的得出一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式。但是韋恩公式并不是與所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的很好。在長(zhǎng)波波段，韋恩公式與實(shí)驗(yàn)有嚴(yán)重偏離。這促使普朗克在韋恩公式和瑞利-金斯的公式之間尋求協(xié)調(diào)統(tǒng)一，結(jié)果得出一個(gè)兩參數(shù)的普朗克公式，此公式不僅與實(shí)驗(yàn)符合的最好，而且形式最簡(jiǎn)單（韋恩公式除外）。普朗克提出這個(gè)公式后，許

5、多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家立即用它去分析了當(dāng)時(shí)最精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)符合的非常好。他們認(rèn)為，這樣簡(jiǎn)單的一個(gè)公式與實(shí)驗(yàn)如此符合，絕非偶然，在這公式中一定蘊(yùn)藏著一個(gè)非常重要但尚為被人們揭示出的科學(xué)原理。⑵光電效應(yīng)直到電子發(fā)現(xiàn)后，人們才認(rèn)識(shí)到光電效應(yīng)是由于紫外線照射，大量電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)呈現(xiàn)下列幾個(gè)特點(diǎn)：①對(duì)于任何一種金屬都有一個(gè)確定的臨界頻率。照射光頻率必須大于臨界頻率時(shí)，才能觀測(cè)到光電子從電極上逸出。②光電子的能量與照射光的頻率有關(guān)，而與光強(qiáng)度無關(guān)。光強(qiáng)度只影響到光電流的強(qiáng)度即單位時(shí)間從金屬電極單位面積上逸出的電子的數(shù)目

6、。這些都與經(jīng)典電磁理論是不相符的，經(jīng)典的電磁理論是無法解釋這些特點(diǎn)的。⑶原子的線狀光譜及其規(guī)律人們擁有很多關(guān)于光譜的資料，對(duì)這些資料進(jìn)行整理與分析后，發(fā)現(xiàn)光譜線波長(zhǎng)有一定的規(guī)律且原子光譜是呈分離的線狀光譜而不是連續(xù)分布。這樣人們自然會(huì)提出疑問：原子的線狀光譜產(chǎn)生的機(jī)制是什么？這些譜線的波長(zhǎng)為什么有這樣簡(jiǎn)單的規(guī)律？⑷原子的穩(wěn)定性.---盧瑟福的原子模型成功的解釋粒子的大角度偏轉(zhuǎn)，但它也是不完美的，還存在著一些問題：二．早期量子論2.1普朗克的量子假說1900年，普朗克推導(dǎo)出一個(gè)關(guān)于黑體輻射的公式：。這個(gè)公式稱為普朗克公式。此后他致力于找出這個(gè)公

7、式的真正的物理意義，他根據(jù)玻爾茲曼的思想，作了如下假設(shè)：黑體是由帶電諧振子組成，這些諧振子的能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值。諧振子的最小能量為，這個(gè)最小能量稱為能量子，h稱為普朗克常數(shù)。諧振子的能量是能量子的整數(shù)倍。能量子概念的提出，實(shí)在是很震撼人心，它打破了經(jīng)典物理連續(xù)、平滑的概念。人們是很難接受的，連普朗克本人都感到困惑，它會(huì)帶來革命性的變革。2.2愛因斯坦的光量子理論普朗克早期量子論文章的知音很少，其中之一就是在伯爾尼專利局工作的一個(gè)年輕的專利審查員阿爾伯特·愛因斯坦。愛因斯坦覺得，能量元素的假設(shè)是生動(dòng)，實(shí)在的，也令人驚駭，“似乎腳

8、下的地板被拖走了，懸在那里，望哪里都看不見任何能建立它的基礎(chǔ)?！贝撕?，愛因斯坦一生都致力于尋找“堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)”。沒等從概念上找到令人滿意的基礎(chǔ)，愛因斯坦便著手繼普朗克