Physics 版 (精华区)

发信人: linhtje (禅之精义), 信区: Physics
标  题: 现代理论物理学讲义——量子力学（1）
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed May 21 21:53:33 2003)

 正如Newton力学成功处理了宏观低速对象，狭义相对论可处理宏观高速
对象一样，目前量子力学对微观对象的处理是十分成功的。下面将详细叙述
量子力学的各方面。

一.从实验角度看引入量子力学的必要性：
下面几个实验无法用经典理论解释：
1.光电子效应(Photoelectric Effect)实验:
    一束光打在金属表面，光的能量被金属内的电子吸收可引起电子的发射
，这样的效应称为光电子效应。据经典波动理论，波的能量是由强度决定的
，电子的发射能量应与光的入射强度成正比。但实验表明，入射光强的增加
只会引起出射电子数的增加，而不引起出射电子能量的增加。此外，当用不
同频率的单色光照射金属，会发现电子的出射能量与光的频率呈线形关系。
    Einstein对此解释说，光是量子化的，这样可圆满解释该实验的结果。
2.Compton效应:
    当X射线被电子散射时，可观察到频率的改变,其改变的量与散射角有关
。而在经典电动力学的框架里，电磁波被散射时是不允许改变频率的。同样
该实验的解释依赖于光量子的引入。
3.原子的稳定存在:
    据经典的原子描述，电子围着原子核做圆周运动。而据经典电动力学，
电子做加速运动时，要不断发射电磁波，那么就会不断损失能量，而逐渐向
原子核靠近，从而引起原子的塌缩。但各种实验均表明，原子是稳定的。这
只有通过原子能量是量子化的（有离散不连续的能级）来解释。
4.Ritz结合率(the Ritz combination principle):
    在研究原子射线的过程中，发现特征谱线可分成特定的各种谱系（如氢
原子的Balmer系）。Ritz结合率表明新射线的频率可通过将已知的谱线频率
相加或相减得到。这也只有通过原子能量是量子化的（有离散不连续的能级
）来解释。
5.Frank－Hertz 实验：
    在一个三极管中充入水银蒸汽，电子从一极被加速发射到另一极。当电
子的能量不超过4.9eV，电子可不损失能量地穿过管子（电子与水银原子的弹
性碰撞可忽略）。当逐渐加大电子能量时，一旦其能量超过4.9eV，电子流大
量损失。而当电子能量再逐渐增加时，可通过管子的电子流量又逐渐恢复。
该实验表明水银原子有离散的能级，只能吸收一定大小的电子能量。
6.Stern-Gerlach实验:
    一束中性银原子被发射进一个不均匀的磁场中，按经典的观点，由于磁
场力的变化，可预料接受屏上呈一个扩展的峰。结果发现，屏上有两个分离
地峰。这是不能用经典的观点理解的。而引入自旋这个内秉自由度（引起方
向和空间量子化）可解释该问题。

    feymann的观点：物理理论研究要接受实验的严格检验，而物理观点的阐
述也应当从实验出发，这样便于理解和接受。


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    当观色无常，则生厌离，喜贪尽，则心解脱。色无常，无常即苦，苦即非我。
    厌于色，厌故不乐，不乐故得解脱。

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