西北大學(xué)Quantum Mechanics碩士課程輔導(dǎo)

量子力學(xué)，處理原子和亞原子尺度上的物質(zhì)和光的行為的科學(xué)。它試圖描述和說明分子和原子及其成分--電子、質(zhì)子、中子和其他更深?yuàn)W的粒子(如夸克和膠子)的特性。這些屬性包括粒子之間的相互作用以及與電磁輻射(即光、X射線和伽馬射線)的相互作用。

碩士課程輔導(dǎo)

一、基本考慮

在基本層面上，輻射和物質(zhì)都具有粒子和波的特性。科學(xué)家們逐漸認(rèn)識(shí)到，輻射具有粒子的特性，而物質(zhì)具有波的特性，這為量子力學(xué)的發(fā)展提供了推動(dòng)力。受牛頓的影響，18世紀(jì)的大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為，光是由粒子組成的，他們稱之為光團(tuán)。大約從1800年起，光的波浪理論開始積累證據(jù)。大約在這個(gè)時(shí)候，托馬斯-楊表明，如果單色光通過一對(duì)狹縫，出現(xiàn)的兩束光就會(huì)發(fā)生干涉，從而在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)由明暗交替的條紋圖案。這些條紋很容易被光的波浪理論所解釋。根據(jù)該理論，當(dāng)來自兩個(gè)狹縫的波峰(和波谷)同時(shí)到達(dá)屏幕時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生亮帶;當(dāng)一個(gè)波峰與另一個(gè)波谷同時(shí)到達(dá)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生暗帶，而且兩束光的效果會(huì)抵消。從1815年開始，法國的奧古斯丁-讓-菲涅爾等人的一系列實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)一束平行的光通過一條狹縫時(shí)，出現(xiàn)的光束不再平行，而是開始發(fā)散;這種現(xiàn)象被稱為衍射。考慮到光的波長(zhǎng)和儀器的幾何形狀(即狹縫的分離和寬度以及從狹縫到屏幕的距離)，人們可以使用波浪理論來計(jì)算每種情況下的預(yù)期圖案;該理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全一致。

二、普朗克的輻射定律

到19世紀(jì)末，物理學(xué)家?guī)缀跗毡榻邮芰斯獾牟ɡ死碚摗Ｈ欢M管經(jīng)典物理學(xué)的思想解釋了與光的傳播有關(guān)的干涉和衍射現(xiàn)象，但它們并沒有說明光的吸收和發(fā)射問題。所有的身體都會(huì)以熱量的形式輻射出電磁能量;事實(shí)上，一個(gè)身體會(huì)在所有的波長(zhǎng)下發(fā)出輻射。不同波長(zhǎng)的輻射能量在某一波長(zhǎng)上是最大的，該波長(zhǎng)取決于身體的溫度;身體越熱，最大輻射的波長(zhǎng)就越短。試圖用經(jīng)典的想法來計(jì)算黑體輻射的能量分布是不成功的。(黑體是一個(gè)假設(shè)的理想體或表面，它吸收和再吸收落在它身上的所有輻射能量)。由德國的Wilhelm Wien提出的一個(gè)公式與長(zhǎng)波長(zhǎng)的觀察結(jié)果不一致，而由英國的Lord Rayleigh (John William Strutt)提出的另一個(gè)公式則與短波長(zhǎng)的觀察結(jié)果不一致。

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