1相对论CONTENTS第9章现代物理学量子力学2
9.2课程标准1.知识目标了解普朗克、波尔、德布罗意、海森堡、薛定谔在量子力学上的科学创新。了解量子力学的基本内容。理解基本粒子的分类及四种作用力的特点。2.能力目标具备初步批判性思维能力。3.素质目标弘扬科学家精神，博学德清，鼎新致用。
一、量子力学的基本内容
（一）微观粒子的基本特征1.量子性是指微观客体在运动变化中具有不连续性和突变性。一个物体能全部吸收透射在它上面的辐射而无反射，这种物体称为绝对黑体。在一定温度下，当空腔与内部的辐射处于平衡时，腔壁单位面积所发出的辐射能量与其吸收的辐射能量相等。实验测出平衡时辐射能量密度按波长分布的曲线，其形状和位置只与黑体的温度有关与空腔材料或形状无关。能量密度按波长分布的曲线
第二节量子力学
?公式在低频部分与实验曲线相吻合，高频时能量密度趋于无限大，而实验却显示出能量密度趋向于零。这就是著名的紫外灾难。为了消除黑体辐射中的“紫外灾难”，德国物理学家普朗克于1900年用插值方法试图调和维恩公式和瑞利—金斯公式，提出能量子的概念。
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2.几率性
是指由于微观客体运动时没有确定的连续轨道，我们只能估计在某个时刻某个范围内出现微观粒子的可能性大小，即几率的大小。玻尔（丹）根据对应原理思想，定量地求出了氢原子能级公式为：是指微观客体不仅具有粒子性，而且具有波动性。德布罗意（法）于1923年9月10日在法国科学院《会议通报》上发表了有关物质波的第一篇论文《波和粒子》．他认为，一个能量为E，动量为P的粒子与频率为v和波长为λ的波相当；仿照爱因斯坦关系，粒子的能量、动量与相应的频率和波长的关系为：3.波粒二象性微观客体运动时没有确定的连续轨道
4.不确定性是指由于微观粒子没有确定的连续轨道，对共轭正则物理量（共轭,即按一定的规律相配的一对物理量如动量与位置、时间与能量）不可能同时测准。海森堡（德）发现，要确切地知道粒子的位置，必须用一束光射到这个粒子上，通过光波的反射才能知道粒子的位置，光波越短，测量的结果越精确。但是波长越短，越容易扰动粒子，结果使粒子以一种不可测的方式改变了速度。也就是说，对位置测量的越精确，那么对它速度的扰动就越大，反之亦然
（二）量子力学的表达形式
1.矩阵力学1925年海森堡在玻恩等人的帮助下，创立了量子力学的一种形式体系——矩阵力学。矩阵力学从所观察的光谱的分立性入手，它的基本概念是粒子，它采用的是矩阵代数方法。2.波动力学1926年，薛定谔（奥地利）采用解微分方程的方法，从经典理论入手，将经典力学和几何光学加以对比，提出了对应于波动光学的波动方程。从而创立了量子力学的第二种形式体系——波动力学。1926年薛定谔在认真研究了海森堡的矩阵力学之后，证明了波动力学和矩阵力学在数学上的等价性。从此之后两者合而为一，形成量子力学的理论体系。
（三）量子力学对经典决定论的冲击
经典力学认为，一切物体（包括微观客体）运动变化服从确定的因果联系，从前一时刻的运动状态可以推断以后各时刻的运动状态。在数学上可以用各种方程式特别是微分方程式表述。量子力学的研究结果表明，由于微观客体的运动在本质上是一种非连续的过程，致使微观客体具有量子性、几率性、波粒二象性和不确定性，而这些性质是和宏观客体绝然不同的。在哲学上，量子力学不但揭示了波粒二象性是自然的基本矛盾，为对立统一规律提供了新的证明，而且进一步揭示了连续性与间断性；偶然性与必然性等之间的辩证关系，宣告了机械论自然观的破产。
二、基本粒子及相互作用自从电子发现以后，1906年英国科学家卢瑟福做了著名的α粒子散射实验，即让一束平行的α粒子（氦-4的原子核）穿过极薄的金箔时，他发现穿过金箔的α粒子，有一部分改变了原来的直线射程，而发生不同程度的偏转，还有少数α粒子，好像遇到某种坚实的不能穿透的东西而被折回。而这个带正电荷的部分在原子中所占的体积很小。因此，卢瑟福提出了原子内部存在着一个质量大、体积小、带正电荷的原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动的原子模型。由于卢瑟福的这一重要成果，他于1