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量子力学解释
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第一页，本课件共有36页
引言
第1章 波粒二象性
第2章 薛定谔方程
第3章 原子中的电子
第4章 固体中的电子

T
测得的黑体辐射实验曲线和两个实验定律：
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3．斯特藩—玻耳兹曼定律（实验定律）
 =×10- 8 W/（m2K4）
4．维恩位移定律
（实验定律）
黑体辐射光谱中辐射
最强的频率m与黑体温
度T 之间满足正比关系
C= ×1010 Hz/K
总辐出度M(T)与黑体
温度的四次方成正比

M
黑体辐射实验曲线
或
b= ×10-3m·K
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例。若视太阳为黑体，
测得
由
定出
维恩 因热辐射定律的发现
1911年获诺贝尔物理学奖
斯特藩—玻耳兹曼定律和
维恩位移律是测量高温、
遥感和红外追踪等技术的
物理基础。
红外照相机拍摄的
人的头部的热图
热的地方显白色，
冷的地方显黑色。
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---- 如何解释黑体辐射实验曲线？
空腔壁产生的热辐射，想象
成空腔壁内有许多以壁为
节点的电磁驻波。
其中最典型的是维恩公式
和瑞利—金斯公式
黑体内的驻波
但是，
由经典理论导出的M(T)～
公式都与实验结果不符合！
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（1）维恩公式（非前面的维恩位移公式）
假定驻波能量按频率的分布类似于
（经典的）麦克斯韦速度分布率。得
（2）瑞利—金斯公式
假定驻波的平均能量为 kT
（经典的能量均分定理），得
在低频段，维恩线偏离实验曲线！
在高频段 (紫外区)与实验明显不符，
短波极限为无限大—“紫外灾难”！
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黑体热辐射的理论与实验结果的比较

M
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（1900年）
普朗克(1858-1947年)与鲁本斯。
即物体发射或吸收电磁辐射
只能以“量子”方式进行，每
个能量子的能量为 。
 = h
其中 h = ×10 - 3 4 J·s 称为普朗克常数。
普朗克认为空腔黑体的热平衡状态，是组成腔壁
的带电谐振子和腔内的电磁辐射交换能量而达到
平衡的结果。
谐振子的能量只能是
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普朗克在德国物理学会上报告了与全波段实验
结果极为符合的普朗克公式：
.--量子论诞生日。
 玻尔对普朗克量子论的评价：
“在科学史上很难找到其它发现能象普朗克的
如此非凡的结果…
基本作用量子一样在仅仅一代人的短时间里产生
这个发现将人类的观念——
不仅是有关经典
科学的观念，
而且是有关通常思维
方式的观念——的基础砸得粉碎，
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思想束缚下获得的这一解放。”
知识的如此的神奇进展，
应归功于人们从传统的
 爱因斯坦在1918年4月普朗克六十岁生日
庆祝会上的一段讲话：
“在科学的殿堂里有各种各样的人：有人爱科学是
为了满足智力上的快感；有人是为了纯粹功利的
目的，而普朗克热爱科学是为了得到现象世界那
些普遍的基本规律，… …他成了一个
以伟大的创造性观念造福于世界的人。
普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。
普朗克本人也有很多的困惑和彷徨 · · · ·
能量不连续的概念与经典物理学是完全不相容的！
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为什么在宏观世界中,
观察不到能量分离的现象?
五, 量子假说的含义及其与宏观现象的关系
例：设想一质量为 m=1g 的小珠子悬挂在一个小轻弹簧下面作振幅 A=1mm的谐振动。弹簧的劲度系数 k=。按量子理论计算，此弹簧振子的能级间隔多大？减少一个能量子时,振动能量的相对变化是多少？
量子论是不附属于经典物理
的全新的理论，适用范围更广。
能量
经典
光量子
 = h
能量子
能量
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能级间隔
振子现有能量
相对能量变化
【解】弹簧振子的频率
这样小的相对能量变化在现在的技术条件下还不可能测量出来。现在能达到的最高的能量分