资源描述：
《大学物理_量子力学的传说》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、量子力学的传说——哥本哈根学派当一个人寻求生活的和谐时,必须永不忘记,在存在的戏剧中，我们自己既是演员，又是观众.—N.玻尔1§引子秋天的哥本哈根是多雾的.2"尼尔斯.玻尔"“哥本哈根大学理论物理研究所”3卢瑟福(ErnestRutherford,1871—1937)1871年8月13日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。1894年大学毕业后通过考试获得奖学金进入剑桥大学卡文迪许实验室，成为汤姆孙的研究生。1908年由于在放射性研究方面的贡献,获诺贝尔化学奖.1919年接替退休的汤姆孙，担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵，1937年10
2、月19日因病在剑桥逝世，与牛顿和法拉第并排安葬，享年66岁。一.原子核的发现与原子模型§1.微观世界的探索研究4卢瑟福来到了卡文迪许实验室5卢瑟福散射实验有核原子模型建立6第一届索尔维会议1911年.比利时的布鲁塞尔.索尔维.比利时化学工业家.因获得氨碱法制碱的专利而致富.尤其是对理论物理学情有独钟.会议聚集了二十三位欧洲一流的物理学人才。7即使在距提出普朗克常数11年之久，普朗克仍小心翼翼地用上假设的字眼儿。而爱因斯坦的狭义相对论在那时也不过被认为是毛头小伙变的魔术而已。两个宇宙常数，c和h都在那时提出，它们一个代表宏观，一个代表微观，但都没得到一致的确认。第一界索尔维会议的气氛是沉闷
3、的。他们面无表情地听完了普朗克和爱因斯坦的报告.8没有人料到路该怎么走下去，因为此时--26岁的尼尔斯.玻尔还在卡文迪许实验室的卢瑟福手下当助手，每天揉着红红的眼睛苦无收获。11岁的维也纳中学生泡利深更半夜一个人跑到野外观察星象。10岁的海森堡已经可以流畅地奏出巴赫的狂想曲。9岁的狄拉克经常沉默地缩在教室一角。3岁的朗道已显现顽强执拗的天性。洛仑兹：“非常有可能，在我们这些人在这里讨论这些复杂混乱的问题时，在地球上某个僻静的角落，某一个思想家已经解决了它。”9尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔（NielsHenrikDavidBohr，1885～1962)二、玻尔的氢原子理论1885年10月7日
4、，玻尔生于哥本哈根，父亲是哥本哈根大学的教授，母亲是犹太人，从小受到良好的家庭教育.1903年进入哥本哈根大学数学和自然科学系,主修物理学.先后于1909年和1911年分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习，先在剑桥J.J.汤姆孙主持的卡文迪什实验室,几个月后转赴曼彻斯特,参加了以E.卢瑟福为首的科学集体,从此和卢瑟福建立了终身不渝的友谊.1913年写出了《论原子构造和分子构造》的长篇论著，提出了量子不连续性，成功地解释了氢原子和类氢原子的结构和性质。101921年，玻尔发表了《各元素的原子结构及其物理性质和化学性质》的长篇演讲，阐述了光谱和原
5、子结构理论的新发展，诠释了元素周期表的形成，对周期表中从氢开始的各种元素的原子结构作了说明，同时对周期表上的第72号元素的性质作了预言.1922年，第72号元素铪的发现证明了玻尔的理论，玻尔由此荣获诺贝尔物理学奖。1920年创建哥本哈根理论物理研究所，玻尔领导这一研究所达40年之久,培养了大量的杰出物理学家，他们不仅创建了量子力学的基础理论，并给予合理的解释，使量子力学得到许多新应用，如原子辐射、化学键、晶体结构、金属态等.更难能可贵的是,玻尔与他的同事在创建与发展科学的同时，还创造了“哥本哈根精神”——这是一种独特的、浓厚的、平等自由地讨论和相互紧密地合作的学术气氛。1962年11月1
6、8日，玻尔因心脏病突发在丹麦的卡尔斯堡寓所逝世，享年75岁。11“剑桥，我的母亲，在她那顶冠冕上，缀有多少睿智，多少冥思……”——斯宾塞12氢原子光谱的实验记录氢原子光谱的实验原理氢放电管2~3kV光阑全息干板三棱镜（或光栅）光源氢原子线状光谱（摄谱仪）13（氢光谱的里德伯常量）(3)k=1(n=2,3,4,···)谱线系——赖曼系（1908年）(2)谱线的波数可表示为k=2(n=3,4,5,···)谱线系——巴耳末系（1880年）(1)分立线状光谱实验规律（氢原子的巴耳末线系）经典理论的困难:电子绕核转动辐射电磁波,连续谱.14(2)跃迁假设玻尔的氢原子理论(1)定态假设原子从一个定态
7、跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，频率稳定状态这些定态的能量不连续不辐射电磁波电子作圆周运动v（定态）(3)角动量量子化假设轨道角动量15r2=4r1r2=9r1r向心力是库仑力由上两式得,第n个定态的轨道半径为能量量子化-13.6eV玻尔半径轨道半径量子化：16En(eV)氢原子能级图赖曼系k=1巴耳末系k=2帕邢系k=3布拉开系k=4-13.6-1.51-3.390光频n=1n=2n=3n=4n=5n=617波数(与实验对比
