量子力學(xué)的理論和實驗基礎(chǔ)

摘  要

本論文通過研究和分析量子力學(xué)的形成和建立過程中，普朗克、愛因斯坦從黑體輻射實驗、光電效應(yīng)實驗得到能量子和光的波粒二象性結(jié)論，玻爾從氫原子光譜實驗數(shù)據(jù)提出“玻爾模型”，德布羅意從光的波粒二象性受到啟發(fā)提出了物質(zhì)波的概念，海森堡和薛定諤如何分別得到描述物質(zhì)波運動的矩陣力學(xué)和波動力學(xué)方程(薛定諤方程)，以及波恩的統(tǒng)計解釋等的較詳細研究，闡明了量子力學(xué)怎樣從實驗事實出發(fā)，得到其基本原理。

本文根據(jù)物理學(xué)史資料，對量子力學(xué)理論的主要內(nèi)容、理論的創(chuàng)建過程做了較為詳盡的闡述，對基礎(chǔ)實驗原理和結(jié)論做了分析和論證，同時還加入了筆者自己對量子力學(xué)理論一定的理解和認(rèn)識。

關(guān)鍵字:  量子力學(xué)    量子物理    近代物理學(xué)    物理學(xué)史

Principles and Experimental Bases of Quantum Mechanics

 

Abstract

     This thesis is formed through the research and analysis of quantum mechanics and construction, Planck, Einstein from the blackbody radiation experiment, the photoelectric effect of energy and light wave-particle two as conclusion, Bohr from the hydrogen atom spectrum experiment data suggested "Bohr model", De Broglie from the light wave-particle two as inspired by the concept of matter wave, Heisenberg and Schrodinger are respectively described how matrix mechanics and wave dynamics equation of matter wave motion (Schrodinger equation), a detailed study and the statistical interpretation of quantum mechanics, illustrates how from the experimental facts, the basic principle.

     

     According to the data of history of physics, in detail the process of creating the main content of the theory of quantum mechanics, the theory, the analysis and demonstration of the basic principle and experimental results, also joined the author to the theory of quantum mechanics a certain understanding and the understanding.

Key Words: quantum mechanics  Quantum physics  modern physics  The history of Physics

目    錄

第一章 能量子和光的波粒二象性的提出 1

1.1黑體輻射問題 1

1.1.1 W.Wien公式和Rayleigh-Heans公式 1

1.1.2 Planck公式 3

1.2 Planck-Einstein的光量子論 3

1.2.1 Planck的量子假說 3

1.2.2 Einstein光量子 4

1.3 光量子論的應(yīng)用 6

1.3.1 低溫比熱與量子論 6

1.3.2 Compton散射實驗 7

1.4 光的波粒二象性的提出 9

第二章 Bohr的量子論 10

2.1 原子光譜及其規(guī)律 10

2.1.1 Balmer公式 10

2.1.2 原子的穩(wěn)定性 10

2.2 Bohr的量子論 11

2.2.1 Bohr假定 11

2.2.2 假說說明 12

2.2.3 Sommerfie對Bohr模型的推廣 13

2.2.4 Bohr理論的意義 14

2.3 J.Franck-----G.Hertz 實驗 15

2.3.1 實驗原理 15

2.3.2 數(shù)據(jù)分析 16

第三章 de Broglie物質(zhì)波 18

3.1 物質(zhì)波概念的提出 18

3.1.1 de Broglie波長公式 18

3.1.2 物質(zhì)波的相速與群速 19

3.2相位一致性定律 20

3.2.1 相位一致性定律 20

3.2.2 量子化條件新含義 21

第四章 Schrödinger方程的提出與矩陣力學(xué)的建立 24

4.1 波動力學(xué)的建立 24

4.1.1 Schrödinger方程 24

4.1.2 定態(tài)與定態(tài)Schrödinger方程 28

4.1.3 Schrödinger方程對一維定態(tài)問題的求解 29

4.1.4 Schrödinger方程對氫原子能級的求解 31

4.2 矩陣力學(xué)的建立 34

4.2.1 運動學(xué)的量子力學(xué)改造 34

4.2.2 量子化條件的改造 36

4.2.3 動力學(xué)的量子力學(xué)改造 37

4.2.4 Born-Jordan引入矩陣 38

4.2.5 三人篇 40

4.2.6 Dirac的不對易代數(shù) 44

4.2.7 Pauli對氫原子的求解 45

4.3 矩陣力學(xué)與波動力學(xué)的統(tǒng)一 47

第五章 Born的概率詮釋 49

5.1 Born概率詮釋 49

5.2 微觀定域的概率守恒 50

結(jié)束語 52

參考文獻 53

謝    辭 54