a. 有一个确定的临界频率 , 只有入射光的频率大于临界频率 , 才会有光电子逸出 。
b. 每个光电子的能量只与照射光的频率有关 。
c. 入射光频率大于临界频率时 , 只要光一照上 , 几乎立刻观测到光电子 。
以上3个特点 , c是定量上的问题 , 而a、b在原则上无法用经典物理来解释 。
⑶原子的线状光谱及其规律
光谱分析积累了相当丰富的资料 , 不少科学家对它们进行了整理与分析 , 发现原子光谱是呈分立的线状光谱而不是连续分布 。谱线的波长也有一个很简单的规律 。
⑷原子的稳定性
Rutherford模型发现后 , 按照经典电动力学 , 加速运动的带电粒子将不断辐射而丧失能量 。故 , 围绕原子核运动的电子终会因大量丧失能量而’掉到’原子核中去 。这样原子也就崩溃了 。但现实世界表明 , 原子是稳定的存在着 。
⑸固体与分子得比热问题
在温度很低的时候能量均分定理不适用 。
Planck-Einstein的光量子理论
量子理论是首先在黑体辐射问题上突破的 。Planck为了从理论上推导他的公式 , 提出了量子的概念-h , 不过在当时没有引起很多人的注意 。Einstein利用量子假设提出了光量子的概念 , 从而解决了光电效应的问题 。Einstein还进一步把能量不连续的概念用到了固体中原子的振动上去 , 成功的解决了固体比热在T→0K时趋于0的现象 。光量子概念在Compton散射实验中得到了直接的验证 。
Bohr的量子论
Bohr把Planck-Einstein的概念创造性的用来解决原子结构和原子光谱的问题 , 提出了他的原子的量子论 。主要包括两个方面:
a. 原子能且只能稳定的存在分立的能量相对应的一系列的状态中 。这些状态成为定态 。
b. 原子在两个定态之间跃迁时 , 吸收或发射的频率v是唯一的 , 由hv=En-Em 给出 。Bohr的理论取得了很大的成功 , 首次打开了人们认识原子结构的大门 , 它存在的问题和局限性也逐渐为人们发现 。
De Broglie的物质波
在Planck与Einstein的光量子理论及Bohr的原子量子论的启发下 , 考虑到光具有波粒二象性 , de Broglie根据类比的原则 , 设想实物理子也具有波粒二象性 。他提出这个假设 , 一方面企图把实物粒子与光统一起来 , 另一方面是为了更自然的去理解能量的不连续性 , 以克服Bohr量子化条件带有人为性质的缺点 。实物粒子波动性的直接证明 , 是在1927年的电子衍射实验中实现的 。
量子力学的建立
量子力学本身是在1923-1927年一段时间中建立起来的 。两个等价的理论---矩阵力学和波动力学几乎同时提出 。矩阵力学的提出与Bohr的早期量子论有很密切的关系 。Heisenberg一方面继承了早期量子论中合理的内核 , 如能量量子化、定态、跃迁等概念 , 同时又摒弃了一些没有实验根据的概念 , 如电子轨道的概念 。Heisenberg、Bohn和Jordan的矩阵力学 , 从物理上可观测量 , 赋予每一个物理量一个矩阵 , 它们的代数运算规则与经典物理量不同 , 遵守乘法不可易的代数 。波动力学来源于物质波的思想 。Schr dinger在物质波的启发下 , 找到一个量子体系物质波的运动方程-Schr dinger方程 , 它是波动力学的核心 。后来Schr dinger还证明 , 矩阵力学与波动力学完全等价 , 是同一种力学规律的两种不同形式的表述 。事实上 , 量子理论还可以更为普遍的表述出来 , 这是Dirac和Jordan的工作 。
量子物理学的建立是许多物理学家共同努力的结晶 , 它标志着物理学研究工作第一次集体的胜利 。
量子力学的产生与发展
[编辑本段]
量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学 。它是20世纪人类文明发展的一个重大飞跃 , 量子力学的发现引发了一系列划时代的科学发现与技术发明 , 对人类社会的进步做出重要贡献 。
19世纪末正当人们为经典物理取得重大成就的时候 , 一系列经典理论无法解释的现象一个接一个地发现了 。德国物理学家维恩通过热辐射能谱的测量发现的热辐射定理 。德国物理学家普朗克为了解释热辐射能谱提出了一个大胆的假设:在热辐射的产生与吸收过程中能量是以hV为最小单位 , 一份一份交换的 。这个能量量子化的假设不仅强调了热辐射能量的不连续性 , 而且与辐射能量和频率无关由振幅确定的基本概念直接相矛盾 , 无法纳入任何一个经典范畴 。当时只有少数科学家认真研究这个问题 。
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