量子力学选讲心得

1、文档编码 : CJ7Y9R8N4A9 HM4Y10S2U2D10 ZB10D3S10L7M4. 学习量子力学选讲心得体会 量子力学是一门很高深的学科,对于我们物理专业的人而言, 这是一门会让人越学头脑更加热的学科, 然而它也是很有意思的一门 学科,能说明很多我们不能用经典力学解决的问题； 量子力学是 20 世纪初期物理学家们在克服经典物理学所 遇到的一系列困难的过程中,于 1900-1925 年期间逐步建立起来的 一门革命性的理论, 它与同时期所建立的相对论一起成为现代物理学 的两大支柱,量子力学的建立促进了其后一个世纪物理学的飞速发 展,而且也推动化学,生物学,医学和天文学等自然学科的进展,

2、并 引发了一起新的技术革命,使人类由电气时代进入了全新的信息时 代；量子理论是科学史上能最精确地被试验检验的理论, 因而是科学 史上最胜利的理论； 量子力学的进展,使得以往使用的物理概念发生了深刻的变 化；以往使用的 “轨道 ”, “波”,“物质 ”等被赐予了新的含义,有了全 新的内涵和外延的熟识, 这符合辨证法的进展要求； 一般的直觉上的 承认运动和变化是毫无意义的, 只有在实践的基础上使得人类的概念 之间发生了联系和过渡, 才能真正表达辨证法的威力, 这一点在量子 力学进展史上得到充分的证明； “量子 ”本身的产生过程就是一个人类 熟识世界深化的过程, 波尔提出的互补原理使得人类对于物质的

3、熟识 程度进一步加深,波和粒子在概念上第一次如此紧密的联系在了一 起,而失去以往的确定意义；这一点和列宁在关于 “辨证法是什么？ ” 中的论述是一样的； ;. 第 1 页,共 5 页. 为了学好这门课程,我曾翻阅了大量图书馆馆藏书籍,大致明白 了量子力学的进展史；量子力学是在旧量子论的基础上进展起来的； 旧量子论包括普朗克的量子假说, 爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原 子理论； 1900 年,普朗克提出辐射量子假说,假定电磁场和物质交 换能量是以间断的形式 能量子 实现的,能量子的大小同辐射频率成 正比,比例常数称为普朗克常数,从而得出黑体辐射能量分布公式, 胜利地说明白黑体辐射现象； 1905

4、 年,爱因斯坦引进光量子 光子 的概念,并给出了光子的能量,动量与辐射的频率和波长的关系,成 功地说明白光电效应； 其后,他又提出固体的振动能量也是量子化的, 从而说明白低温下固体比热问题； 1913 年,玻尔在卢瑟福有核原子 模型的基础上建立起原子的量子理论； 依据这个理论, 原子中的电子 只能在分立的轨道上运动, 原子具有确定的能量, 它所处的这种状态 叫 “定态 ”,而且原子只有从一个定态到另一个定态,才能吸取或辐射 能量；这个理论虽然有很多胜利之处, 但对于进一步说明试验现象仍 有很多困难； 在人们熟识到光具有波动和微粒的二象性之后, 为了说明一些经 典理论无法说明的现象,法国物理学家

5、德布罗意于 1923 年提出微观 粒子具有波粒二象性的假说； 德布罗意认为： 正如光具有波粒二象性 一样,实体的微粒 如电子,原子等 也具有这种性质,即既具有粒子 性也具有波动性； 这一假说不久就为试验所证明； 由于观粒子具有波 粒二象性,微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规 律,描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动 ;. 第 2 页,共 5 页. 规律的经典力学； 当粒子的大小由微观过渡到宏观时, 它所遵循的规 律也由量子力学过渡到经典力学 量子力学与经典力学的差别第一表现在对粒子的状态和力学量 的描述及其变化规律上；在量子力学中,粒子的状态用波函数描述, 它

6、是坐标和时间的复函数；为了描写微观粒子状态随时间变化的规 律,就需要找出波函数所中意的运动方程； 这个方程是薛定谔在 1926 年第一找到的,被称为薛定谔方程； 当微观粒子处于某一状态时,它的力学量 如坐标,动量,角动 量,能量等 一般不具有确定的数值,而具有一系列可能值,每个可 能值以确定的几率显现； 当粒子所处的状态确定时, 力学量具有某一 可能值的几率也就完全确定；这就是 1927 年,海森伯得出的测不准 关系,同时玻尔提出了并协原理,对量子力学给出了进一步的阐释； 量子力学和狭义相对论的结合产生了相对论量子力学；经狄拉 克,海森伯和泡利等人的工作进展了量子电动力学； 20 世纪 30

7、岁 月 以后形成了描述各种粒子场的量子化理论 量子场论,它构成了描 述基本粒子现象的理论基础； 旧量子论对经典物理理论加以某种人为 的修正或附加条件以便说明微观领域中的一些现象； 由于旧量子论不 能令人中意, 人们在查找微观领域的规律时, 从两条不同的道路建立 了量子力学； 1926 年,苏黎世高校的奥地利物理学家薛定谔进展了另一种 形 式的量子力学 波动力学； 1925 年 10 月,薛定谔得到了一份德布罗 意 的关于物质波的博士论文, 从中受到启示； 将电子的运动看作是波动 ;. 第 3 页,共 5 页. 的结果,其运动的方程应当是波动方程, 方程预备着电子的波动属性； 1926 年薛定谔

8、连续发表 了 4 片关于量子力学的论文,标志着波动力 学 的建立；薛定谔的理论一提出来就受到物理学奖的普遍关注和颂扬； 由于海森堡和薛定谔在量子力学建立开创性的工作, 他们分别获得了 1932 年, 1933 年的诺贝尔物理学奖； 1926 年,玻恩把薛定谔的波 动 方程用于量子力学的散射过程, 从而提出了波函数的统计说明, 量子 力学才真正从一大堆的假设中找到了科学道理； 玻恩认为只有薛定谔 的那种形式才能对非周期性的现象给出简洁的描述； 经过充分的争辩 后,玻恩指出薛定谔的波函数是一种概率的振幅, 它的模的平方对应 于侧到的电子的概率的分布这个说明的确给我们一个清楚的图像, 在 电子衍射时,后面的屏上电子的分布的确是电子的波函数叠加的结 果,电子射到某点的概率完全可以运算出来； 试验的结果与理论符合 的很好； 到现在量子力学理论已经相当丰富, 然而完善工作仍在由世界各 地的理论物理学家们连续进行着； 在将来, 或许会有更好的理论代替 量子理论, 这需要我们以后的理论工作进一步辛勤无私的贡献； 人类 能否真正熟识世界呢？这其实就是思维与存在的哲学的永恒的话题, 量子力学的进展,从某种程度上揭示了这两者之间冲突的解决方式, 学问属于思维的范畴, 自然是存在范畴, 人类的对于自然界的实践过 程使得我们