量子力学发展史.doc

计算机分子模拟论文
---量子力学发展历程简史

学院：文学院
班级：法学11-1班
姓名：杜鹃
学号：11103120

2012年11月28日

量子力学发展历程简史

摘要：量子力学是描写微观物质的一个物理学理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。只有量子力学才能描述原子核与电子的运动规律计算机科学最底层次就是量子力学层次，它也是其他更高层次计算的基础。量子力学的威力是人类之前建立的任何一个理论无法匹敌的。它完美地解释了经典力学无法解释的物理现象，并成功地预言了后来的许多实验发现。量子力学还把大量的其他理论融入自己的体系中。现代物理学的绝大多数基础理论，包括狭义相对论，都被量子力学纳入量子场论的范畴中。

关键词：经典量子论量子力学普朗克常数波函数波粒二象性玻尔模型

引言：量子力学是描写微观物质的一个物理学理论，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础。19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。而后，量子力学始于20世纪初马克斯·普朗克和尼尔斯·玻尔的开创性工作，马克斯·玻恩于1924年创造了“量子力学”一词。因其成功的解释了经典力学无法解释的实验现象，并精确地预言了此后的一些发现，物理学界开始广泛接受这个新理论。量子力学早期的一个主要成就是成功地解释了波粒二象性，此术语源于亚原子粒子同时表现出粒子和波的特性。
只有量子力学才能描述原子核与电子的运动规律计算机科学最底层次就是量子力学层次，它也是其他更高层次计算的基础。量子力学的发展差不多分为两个理论阶段，其一是经典量子论，其二是现代量子力学的发展。世界上第一个量子理论：普朗克和黑体辐射。

一、经典量子论
19世纪末，。其中，伦琴1895年“X射线”，贝克勒尔1896年的“放射性”，
汤姆孙1897年的“电子的发现”。这三大发现，揭开了近代物理发展的序幕。

普朗克常数

经典物理有一个关于黑体辐射问题的推论：当频率增大时，黑体辐射【6】将会释放出无限大的能量。，马克斯·普朗克给出了一个能够解释黑体光谱实验现象的经验公式（利用数学插值法），但他不能使之和经典物理相协调。他得出的结论是，和从前大家所普遍相信的不一样，经典物理并不适用于微观世界。
普朗克，德国物理学家，量子力学的创始人，二十世纪最重要的物理学家之一，因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献，并在1918年获得诺贝尔物理学奖。1900年，普朗克为了解释黑体辐射现象，引入一个“离经叛道”的假设:黑体吸收或发射辐射的能量必须是不连续的。这一重要事件后来被认为是量子革命的开端。普朗克为此获1918年诺贝尔物理学奖。普朗克最先提出了能量量子的概念,指出黑体是由谐振子构成,能量为nh(n=1,2,…3,为谐振子的固有振动频率),物体发射或吸收电磁辐射的过程,是以不可分割的能量量子(h)为单元不连续地进行的,h为普朗克常数,h=6.626*10-34J·s。普朗克于会议上提出了能量量子化的假说：1
其中E是能量，是频率，并引入了一个重要的物理常数h——普朗克常数，能量只能以不可分的能量元素（即量子）的形式向外辐射。这样的假说调和了经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于这样的假设，他并给出了黑体辐射的普朗克公式，圆满地解释了实验现象。这个成就揭开旧量子论与量子力学的序幕，因此12月14日成为了量子日，以作纪念。普朗克也此获得1918年诺贝尔物理学奖。尽管在后来的时间里，普朗克一直试图将自己的理论纳入经典物理学的框架之下，但他仍被视为近代物理学的开拓者之一。

爱因斯坦，德国科学家，20世纪犹太裔理论物理学家、思想家及哲学家，也是相对论的创立者。被誉为是“现代物理学之父”及二十世纪世界最重要科学家之一。1905年，爱因斯坦对光电效应提出了一个理论，解决了之前光的波动理论所无法解释的这个实验现象。他引入了光子，一个携带光能的量子的概念。
在光电效应中，人们观察到将一束光线照射在某些金属上会在电路中产生一定的电流。可以推断是光将金属中的电子打出，使得它们流动。然而，人们同时观察到，对于某些材料，即使一束微弱的蓝光也能产生电流，但是无论多么强的红光都无法在其中引出电流。根据波动理论，光强对应于它所携带的能量，因而强光一定能提供更强的能量将电子击出。然而事实与预期的恰巧相反。
爱因斯坦将其解释为量子化效应：电子被光子击出金属，每一个光子都带有一部分能量E，这份能量对应于光的频率ν：E=hν
这里h是普朗克常数（6.626x10^-34Js）。
以上两式是光的波粒二象性的数学表达式，它们将标志波动性质的频率和波长，通过一个普适常量—普朗克常数，同标志粒子性