下面簡(jiǎn)述這些難點(diǎn)： 黑體輻射 當(dāng)完整的黑體與熱輻射達(dá)到平衡時(shí)，輻射能量密度會(huì)隨著頻率的變化而呈現(xiàn)一條曲線。 韋恩從熱力學(xué)的一般理論考慮和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中得出了一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式。 但韋恩的公式并不完全符合所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 在長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，韋恩公式與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重偏離。 和Jeans還根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)推導(dǎo)了黑體輻射能量分布公式。 他們推導(dǎo)出的公式在長(zhǎng)波長(zhǎng)部分與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較一致，但與短波長(zhǎng)部分完全不一致。 這促使普朗克尋求韋恩公式和瑞利-詹斯公式之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一，其結(jié)果是一個(gè)二參數(shù)普朗克公式，它不僅與實(shí)驗(yàn)最匹配，而且具有最簡(jiǎn)單的形式（韋恩公式除外）。 普朗克提出這個(gè)公式后，很多實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家立即用它來(lái)分析當(dāng)時(shí)最準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)吻合得非常好。 他們認(rèn)為，如此簡(jiǎn)單的公式與實(shí)驗(yàn)如此一致絕非偶然。 這個(gè)公式中一定有一個(gè)非常重要但尚未被揭示的科學(xué)原語(yǔ)，即光電效應(yīng)。 直到電子的發(fā)現(xiàn)，人們才認(rèn)識(shí)到光電效應(yīng)。 它是由于紫外線照射，大量電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，光電效應(yīng)表現(xiàn)出以下特點(diǎn)： 任何一種金屬都存在一定的臨界頻率。 當(dāng)照射光的頻率必須大于臨界頻率時(shí)，可以觀察到光電子從電極逸出。 光電子的能量與照射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。
光強(qiáng)度只影響光電流的強(qiáng)度，光電流是單位時(shí)間內(nèi)從金屬電極單位面積逃逸的電子數(shù)量。 當(dāng)入射光的頻率大于臨界頻率時(shí)，無(wú)論光線有多弱，只要光線照射到其上，幾乎立即就會(huì)觀察到光電子。 這些都是不符合經(jīng)典電磁理論的。 經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋這些特征原子的線性光譜及其規(guī)律。 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文. 人們有很多關(guān)于光譜的信息。 經(jīng)過(guò)對(duì)這些信息的整理和分析量子物理基礎(chǔ)公式總結(jié)，發(fā)現(xiàn)譜線波長(zhǎng)有一定的規(guī)律，原子光譜是分離的線譜而不是連續(xù)分布。 這樣，人們自然會(huì)提出疑問(wèn)：產(chǎn)生原子線性光譜的機(jī)制是什么？ 為什么這些譜線的波長(zhǎng)有這么簡(jiǎn)單的規(guī)律呢？ 原子穩(wěn)定性盧瑟福的原子模型成功地解釋了粒子的大角度偏轉(zhuǎn)，但它也是不完美的，并且還存在一些問(wèn)題：關(guān)于原子的穩(wěn)定性。 根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，電子以加速運(yùn)動(dòng)繞原子核運(yùn)行。 電子的能量會(huì)越來(lái)越小，因此電子會(huì)減速，軌道半徑會(huì)不斷縮小。 最后，它們會(huì)落到原子核上，并相應(yīng)地發(fā)出廣泛的連續(xù)輻射。 光譜，這與觀察到的原子線光譜相矛盾。 此外，盧瑟福模型原子對(duì)于與外部粒子的碰撞也非常不穩(wěn)定。 但現(xiàn)實(shí)世界表明，許多原子在自然界中穩(wěn)定存在。 能量均分定理不適用于溫度很低時(shí)固體和分子的比熱問(wèn)題。 量子理論就是通過(guò)解決這些生產(chǎn)實(shí)踐與科學(xué)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)典物理學(xué)之間的矛盾而逐漸建立起來(lái)的。
2.早期量子理論 量子力學(xué)是在舊量子理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 舊量子理論包括普朗克量子假說(shuō)、愛(ài)因斯坦光量子論和玻爾原子論。 普朗克的量子假說(shuō) 1900年，普朗克推導(dǎo)出了一個(gè)關(guān)于黑體輻射的公式：這個(gè)公式稱(chēng)為普朗克公式。 此后，他致力于找出這個(gè)公式的真正物理意義。 根據(jù)玻爾茲曼的思想，他做出了如下假設(shè)：黑體是由帶電諧振器組成的。 這些諧振器的能量不能連續(xù)變化，只能取一些離散值。 。 諧振子的最小能量為，這個(gè)最小能量稱(chēng)為能量離子，h稱(chēng)為普朗克常數(shù)。 諧振子的能量是能量量子的整數(shù)倍。 能量量子概念的提出確實(shí)令人震驚。 它打破了經(jīng)典物理學(xué)中連續(xù)性和平滑性的概念。 人們很難接受，連普朗克本人都感到困惑，而這會(huì)帶來(lái)革命性的變化。 愛(ài)因斯坦的光量子理論 普朗克早期量子理論論文的少數(shù)親密朋友之一是伯爾尼專(zhuān)利局的一位年輕專(zhuān)利審查員阿爾伯特·愛(ài)因斯坦。 愛(ài)因斯坦覺(jué)得能量元素假說(shuō)生動(dòng)、真實(shí)、令人震驚。 “他腳下的地板似乎被拖走了并掛在那里，沒(méi)有任何基礎(chǔ)可以建造它。” 此后，愛(ài)愛(ài)因斯坦一生致力于尋找“堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)”。 愛(ài)因斯坦沒(méi)有等到找到令人滿意的概念基礎(chǔ)，就開(kāi)始跟進(jìn)普朗克的工作，發(fā)現(xiàn)使量子理論再次向前邁出一大步的原理。 中國(guó)電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文愛(ài)因斯坦采用了與普朗克1900年文章類(lèi)似的風(fēng)格，簡(jiǎn)潔、巧妙、多方面的討論，發(fā)展了光子的概念。
熵的概念和熱力學(xué)基本方程再次打開(kāi)了量子領(lǐng)域的大門(mén)。 輻射場(chǎng)的熵方程使該場(chǎng)像理想氣體一樣，包含大量但數(shù)量有限的獨(dú)立粒子。 每個(gè)輻射量子（用當(dāng)前術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)）都是一個(gè)光子。 攜帶普朗克能量元素h給出的總能量，其中v現(xiàn)在代表輻射的頻率，如果有N個(gè)光子，那么總能量為ENh 從這個(gè)方程中，愛(ài)因斯坦得出結(jié)論，輻射場(chǎng)就像一個(gè)理想的輻射場(chǎng)一樣氣體中，含有N個(gè)獨(dú)立粒子——光子，每個(gè)單獨(dú)光子的能量為h。 毫無(wú)疑問(wèn)，愛(ài)因斯坦相信這個(gè)推測(cè)，但我不知道世界上是否還有人同意他的觀點(diǎn)。 那是1905年，普朗克的量子假說(shuō)還沒(méi)有被任何人注意到，但愛(ài)因斯坦卻將其應(yīng)用到了光和其他輻射領(lǐng)域，邁出了普朗克本人十年來(lái)都不愿意邁出的一步。 愛(ài)因斯坦引用的最重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)是“光電效應(yīng)”，即明亮的紫外線照射在真空中制備的純金屬表面上會(huì)產(chǎn)生電流。 愛(ài)因斯坦認(rèn)為，只要將實(shí)驗(yàn)中的照明光視為粒子型光子的集合，光電效應(yīng)的這種奇特性質(zhì)就可以這樣理解：他假設(shè)了光子將能量傳遞給電子的一種簡(jiǎn)單機(jī)制。金屬：“根據(jù)入射光的尺寸h來(lái)看，我們可以想象光以如下方式發(fā)射電子。當(dāng)光子穿透金屬體的表層時(shí)，它們的能量也至少部分地轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能。最簡(jiǎn)單的方法是想象這是一個(gè)光子將其所有能量釋放給電子的過(guò)程，我們假設(shè)這就是實(shí)際發(fā)生的情況。
這就是愛(ài)因斯坦利用普朗克量子假說(shuō)提出光量子概念并解決光電效應(yīng)問(wèn)題的原因。 玻爾的原子量子理論 1911年，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福提出了一種全新的原子結(jié)構(gòu)模型：原子內(nèi)部大部分空間是空的，其中心有一個(gè)質(zhì)量小、質(zhì)量大、帶正電的核心。 有一個(gè)帶電的核心，帶負(fù)電的電子以某種方式在核心外部的空間中移動(dòng)。 這個(gè)原子模型看起來(lái)更像是一個(gè)微型太陽(yáng)系，原子核是太陽(yáng)，電子是繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星。 建立了新的原子模型，但尚未完成。 仍然存在很多問(wèn)題，尤其是電磁理論，面臨著嚴(yán)重的困難。 經(jīng)典麥克斯韋電磁理論預(yù)測(cè)，當(dāng)電子繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于異性電荷的吸引，它們必然會(huì)相互靠近并釋放輻射能。 最后，原子的能量會(huì)越來(lái)越小，電子最終會(huì)落到原子核上消失。 也就是說(shuō)，盧瑟福描述的原子不可能穩(wěn)定存在超過(guò)1秒，由它們組成的物質(zhì)世界根本不可能存在。 現(xiàn)在，盧瑟福模型需要一個(gè)更好的解釋?zhuān)枰粋€(gè)稱(chēng)為量化的理論解釋。 當(dāng)盧瑟福原子模型與麥克斯韋電磁理論遇到不可調(diào)和的沖突時(shí)，年輕的玻爾面臨著學(xué)術(shù)信仰的選擇。 玻爾憑借他的科學(xué)遠(yuǎn)見(jiàn)，選擇了盧瑟福原子模型。 玻爾創(chuàng)造性地運(yùn)用普朗克-愛(ài)因斯坦概念解決原子結(jié)構(gòu)和原子光譜問(wèn)題，提出了原子量子論。
主要包括兩個(gè)方面：原子能夠而且只能以一系列離散能量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)穩(wěn)定存在。 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文. 這些狀態(tài)稱(chēng)為靜止?fàn)顟B(tài)。 因此，原子能的任何變化只能以兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的躍遷形式發(fā)生。 當(dāng)原子在兩個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)變時(shí)，它會(huì)以獨(dú)特的頻率吸收或發(fā)射輻射。 普朗克的能量量子論、愛(ài)因斯坦的光量子論和玻爾的原子量子論構(gòu)成了我們常說(shuō)的早期量子論。 從歷史順序來(lái)看，這看似同源，甚至合乎邏輯，但實(shí)際上三者各有特色。 早期的量子理論雖然未能完全脫離經(jīng)典物理的概念，成為完整的理論體系，但卻為量子力學(xué)的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 3、量子力學(xué)的不斷發(fā)展量子力學(xué)和相對(duì)論是構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的兩大理論支柱。 量子力學(xué)自20世紀(jì)初創(chuàng)立以來(lái)，隨著實(shí)踐的發(fā)展而不斷發(fā)展。 物理學(xué)設(shè)立了三個(gè)研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的子學(xué)科，即原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)。 粒子物理學(xué)的基本理論是量子場(chǎng)論。 量子電動(dòng)力學(xué)和量子色動(dòng)力學(xué)都屬于量子場(chǎng)論的內(nèi)容。 量子電動(dòng)力學(xué)是電子和光子的理論，而量子色動(dòng)力學(xué)是夸克和膠子的理論。 在量子電動(dòng)力學(xué)中，電子和正電子通過(guò)光子的虛擬交換相互作用。 在量子色動(dòng)力學(xué)中，夸克和反夸克通過(guò)膠子的虛擬交換相互作用。
粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為，物質(zhì)的基本構(gòu)件是三代輕子和夸克。 輕子包括電子、電子、電子中微子、中微子和中微子。 夸克包括上夸克、下夸克和粲夸克。 奇異夸克、頂夸克、底夸克。 輕子和夸克之間有四種基本相互作用，即引力（由引力子g傳遞，尚未發(fā)現(xiàn)）、電磁相互作用（由光子傳遞）、弱相互作用（由中間玻色子傳遞）和強(qiáng)相互作用（由膠子G傳遞）。 標(biāo)準(zhǔn)模型理論成功地經(jīng)受住了所有的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)并取得了很高的成就。 但該理論涉及的參數(shù)過(guò)多（約19個(gè)），且這些主觀參數(shù)的來(lái)源至今無(wú)法理解。 需要注意的是，電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用已經(jīng)統(tǒng)一起來(lái)，稱(chēng)為Grand。 然而，引力相互作用和這三種相互作用尚未統(tǒng)一量子物理基礎(chǔ)公式總結(jié)，這種努力仍在進(jìn)行中。 建立量子力學(xué)的重大事件年表 建立量子力學(xué)的重大事件年表 - 1884年 1893年 1900年 1902年 大事記 發(fā)現(xiàn)氫譜經(jīng)驗(yàn)公式 發(fā)現(xiàn)黑體輻射位移定律 瑞利提出經(jīng)典輻射定律 普朗克引入量子假說(shuō) 發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng) 經(jīng)驗(yàn)定律 1905年 1911年 1913年 1921年 中國(guó)電子科技大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文事件 愛(ài)因斯坦理論，解釋光電效應(yīng)，揭示微觀物體波粒二象性 盧瑟福提出核原子模型玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)理論，用量子躍遷假說(shuō)解釋了原子光。 斯特恩和格拉赫證實(shí)了原子磁矩的量子年。 1923 年 1925 年 1926 年 1927 年事件。 德布羅意創(chuàng)立了物質(zhì)波理論并創(chuàng)立了量子理論（基體力垂直波動(dòng)力學(xué)），并被證明與基體力學(xué)等價(jià)。 測(cè)不準(zhǔn)原理 1928年 1929年 1931年 事件 狄拉克在量子力學(xué)中提出了相對(duì)論，并預(yù)言了正電子的存在。 泡利提出了相對(duì)論量子場(chǎng)論。 泡利提出了中微子假說(shuō)。 中國(guó)電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘要。 學(xué)習(xí)量子的經(jīng)驗(yàn)。 當(dāng)讀到力學(xué)這一章時(shí)，我對(duì)它的發(fā)展歷史產(chǎn)生了濃厚的興趣。
教科書(shū)從黑體輻射問(wèn)題開(kāi)始，引出了普朗克的量子假說(shuō)和愛(ài)因斯坦的光量子論。 同時(shí)，在分析盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型時(shí)，結(jié)合氫原子光譜，推導(dǎo)了玻爾理論（穩(wěn)態(tài)假說(shuō)、軌道量子化假說(shuō)、躍遷假說(shuō)），并對(duì)氫原子光譜進(jìn)行了補(bǔ)充和解釋。 在早期量子理論的16章之后，量子力學(xué)的研究開(kāi)始了。 對(duì)德布羅意波的研究引發(fā)了我的一系列思考，戴維森-杰默實(shí)驗(yàn)讓我對(duì)德布羅意波有了更透徹的認(rèn)識(shí)。 在量子力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，薛定諤方程的學(xué)習(xí)尤為重要。 基礎(chǔ)學(xué)科課程——數(shù)學(xué)物理方程詳細(xì)講解薛定諤方程，從內(nèi)值問(wèn)題分析薛定諤方程。 因?yàn)橛辛藬?shù)學(xué)方程的基礎(chǔ)，我很快就理解了大學(xué)物理中薛定諤方程的詳細(xì)描述。 通過(guò)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)，我對(duì)量子力學(xué)有了一定的了解，為下學(xué)期的專(zhuān)業(yè)課程——量子力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理做好了鋪墊。致謝：朱老師孜孜不倦的教學(xué)，高尚的師德，一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。求實(shí)的態(tài)度和深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)，掌握了基本的物理學(xué)習(xí)方法，而且使我懂得了
