免費畢業(yè)論文

1、免費畢業(yè)論文     摘要：量子理論是在普朗克為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難，引入能量子概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，愛因斯坦提出光量子假說、運用能量子概念使量子理論得到進(jìn)一步發(fā)展。玻爾、德布羅意、薛定諤、玻恩、狄拉克等人為解決量子理論遇到的困難，進(jìn)行了開創(chuàng)性的工作，先后提出電子自旋概念，創(chuàng)立矩陣力學(xué)、波動力學(xué)，詮釋波函數(shù)進(jìn)行物理以及提出測不準(zhǔn)原理和互補(bǔ)原理。終于在1925年到1928年形成了完整的量子力學(xué)理論，與愛因斯坦的相對論并肩形成現(xiàn)代物理學(xué)的兩大理論支柱。 關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；量子理論；矩陣力學(xué)；波動力學(xué)；測不準(zhǔn)原理 

2、;量子力學(xué)揭示了微觀物質(zhì)世界的基本規(guī)律，為原子物理、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)。它能很好地解釋原子結(jié)構(gòu)、原子光譜的規(guī)律性、化學(xué)元素的性質(zhì)，光的吸收與輻射等等方面。從1900年到1913年量子論的早期提出，到經(jīng)過許多科學(xué)家如玻恩、海森伯、玻爾等人的努力詮釋，量子力學(xué)得到了進(jìn)一步發(fā)展。后來遭到愛因斯坦和薛定諤等人的批評，他們不同意對方提出的波函數(shù)的幾率解釋、測不準(zhǔn)原理和互補(bǔ)原理。雙方展開了一場長達(dá)半個世紀(jì)的論戰(zhàn)，至今尚未結(jié)束。 一、量子論的早期 1 普朗克的能量子假設(shè) 普朗克在黑體輻射的維恩公式和瑞利公式之間尋求協(xié)調(diào)統(tǒng)一，找到了與實際結(jié)果符合極好的內(nèi)插

3、公式，迫使他致力于從理論上推導(dǎo)這一新定律。但是，他經(jīng)過幾個月的緊張努力也沒能從力學(xué)的普遍理論直接推出新的輻射定律。最后只好用玻爾茲曼的統(tǒng)計方法來試一試。他根據(jù)黑體輻射的測量數(shù)據(jù)計算出普適常數(shù)，后來人們稱這個常數(shù)為普朗克常數(shù)，也就是普朗克所謂的“作用量子”，而把能量元稱為能量子。 2光電效應(yīng)的研究 普朗克的出能量子假說具有劃時代的意義，但是，不論是他本人還是同時代人當(dāng)時對這一點都沒有充分認(rèn)識。愛因斯坦最早明確地認(rèn)識到，普朗克的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志了物理學(xué)的新紀(jì)元.1905年，愛因斯坦在其論文關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個試探性觀點中，發(fā)展了普朗克的量子假說，提出了光量子概念，并應(yīng)用到光的發(fā)射和

4、轉(zhuǎn)化上，很好地解釋了光電效應(yīng)等現(xiàn)象。在那篇論文中，愛因斯坦總結(jié)了光學(xué)發(fā)展中微粒說和波動說長期爭論的歷史，提示了經(jīng)典理論的困境，提出只要把光的能量看成不是連續(xù)的，而是一份一份地集中在一起，就可以作出合理的解釋。與此同時，他還大膽地提出了光電方程，當(dāng)時還沒有足夠的實驗事實來支持他的理論，因此，愛因斯坦稱之為“試探性觀點”。但他的光量子理論并沒有及時地得到人們的理解和支持，直到1916年，美國物理學(xué)家密立根對愛因斯坦的光電方程作出了全面的驗證，光量子理論才開始得到人們的承認(rèn)。 3 固體比熱的研究 1906年，愛因斯坦將普朗克的量子假說應(yīng)用于固體比熱，解釋了固體比熱的溫度特性并且得

5、到定量結(jié)果。然而，這一次跟光電效應(yīng)一樣，也未引起物理界的注意。不過，比熱問題很快就得到了能斯特的低溫實驗所證實。量子理論應(yīng)用于比熱問題獲得成功，引起了人們的關(guān)注，有些物理學(xué)家相繼投入這方面的研究。在這樣的形式下，能斯特積極活動，得到比利時化學(xué)工業(yè)巨頭索爾威的資助，促使有歷史意義的第一屆索爾威國際物理會議的召開，討論的主題就是輻射理論和量子，這次會議在宣傳量子理論上起了很好的作用。 4量子假說運用于原子模型 哈斯是奧地利的一位年表物理學(xué)家，他在研究黑體輻射時很早就注意到了量子論。湯姆生專門討論原子結(jié)構(gòu)的書電與物質(zhì)和維恩的文章促使他運用量子公式來闡述原子結(jié)構(gòu)，這是將量子假說運用

6、于原子結(jié)構(gòu)的最初嘗試。 丹麥人玻爾堅信盧瑟福的有核原子模型學(xué)說，為了證實其正確性，玻爾利用量子假說來解決原子的穩(wěn)定性問題。要描述原子現(xiàn)象，就必須對經(jīng)典概念進(jìn)行一番徹底的改造，因為一致公認(rèn)的經(jīng)典電動力學(xué)并不適于描述原子規(guī)模的系統(tǒng)行為。1913年，玻爾在他的第二篇論文中以角動量量子化條件作為出發(fā)點來處理氫原子的狀態(tài)問題，得到能量、角頻率和軌道半徑的量子方程。可見，玻爾的對應(yīng)原理思想早在1913就有了萌芽，并成功地應(yīng)用于原子模型理論。玻爾的原子理論完滿地解釋了氫光譜的巴耳末公式；從他的理論推算，各基本常數(shù)如e、m、h和R（里德伯常數(shù)）之間取得了定量的協(xié)調(diào)。他闡明了光譜的發(fā)射和吸收，并且成功

7、地解釋了元素的周期表，使量子理論取得了重大的進(jìn)展。 二 量子力學(xué)的建立與發(fā)展 1德布羅意假說 1923年9月10月間，德布羅意連續(xù)在法國科學(xué)院通報上發(fā)表了三篇有關(guān)波和量子的論文，提出實物料子也有波粒二象性，認(rèn)為與運動粒子相應(yīng)的還有一正弦波，兩者總保持相同的位相，后來他把這種假想的非物質(zhì)波稱為相波。他把相波概念應(yīng)用到以閉合軌道繞核運動的電子，推出了玻爾量子化條件。德布羅意的博士論文得到了答辯委員會的高度評價，認(rèn)為很有獨創(chuàng)精神，但是人們總認(rèn)為他的想法過于玄妙，沒有認(rèn)真地加以對待。后來引起人們的注意是由于愛因斯坦的支持。當(dāng)時他正在撰寫有關(guān)量子統(tǒng)計的論文，于是就在其中加了

8、一段介紹德布羅意工作的內(nèi)容。這樣一來，德布羅意的工作立即得到大家注意。 2電子自旋概念的提出 玻爾理論提出之后，最令人頭疼的事莫過于反常塞曼效應(yīng)的規(guī)律無法解釋。為了解釋半量子數(shù)的存在，理論家費盡了心機(jī)，提出了種種假說。1924年，泡利通過計算發(fā)現(xiàn)，滿殼層的原子實應(yīng)該具有零角動量，因此他斷定反常塞曼效應(yīng)譜線只是由價電子引起，而與原子實無關(guān)。顯然價電子的量子論性質(zhì)具有“二重性”。他提出二重性實際上就是賦予電子以第四個自由度，然而，泡利自己也無法說清二重性和第四個自由度的物理意義。這時，一位來自美國的物理學(xué)家克羅尼格對泡利的思想非常感興趣。他從模型的角度考慮，認(rèn)為可以把電子的第四

9、個自由度看成是電子暢敘有固有角動量，電子圍繞自己的軸在作自轉(zhuǎn)。根據(jù)這個模型，他還作了一番計算，得到的結(jié)果竟和用相對論推證所得相符。但泡利對他的想法持強(qiáng)烈反對態(tài)度，因而，克羅尼格不敢把自己的想法寫成論文發(fā)表。 半年后，荷蘭著名物理學(xué)家埃倫費斯特的兩個學(xué)生在不知道克羅尼格工作的情況下提出了同樣的想法，并寫成論文發(fā)表了。這得到了海森伯的贊同，不過，如何解釋雙線公式中多出的因子2，一時還得不到解答。玻爾試圖從相對論推出雙線公式，但仍然沒有結(jié)果。終于，在1926年，在哥本哈根研究所工作的英國物理學(xué)家托馬斯才解決了這個問題。這樣一來，電子自旋的概念很快被物理學(xué)界普遍接受。 3矩陣力學(xué)的創(chuàng)立 矩陣力學(xué)的創(chuàng)立者海森伯1924年到哥本哈根跟玻爾和克拉末斯合作研究光色散理論。在研究中，他認(rèn)識到不僅描寫電子運動的偶極的振幅的傅里葉分量的絕對值平方?jīng)Q定相應(yīng)輻射的強(qiáng)度，而且振幅本身的位相也是有觀察意義的。海森伯由這里出發(fā)，假設(shè)電子運動的偶極和多極電矩輻射的經(jīng)典公式在量子理論中仍然有效。然后運用玻爾的對應(yīng)原理，用定態(tài)能量差決定的躍遷頻率來改寫經(jīng)典理論中電矩的傅里葉展開式。這樣，海森伯就不再需要電子軌道等經(jīng)典概念代之以頻率和振幅的二維數(shù)集。他當(dāng)時并不知道這就是矩陣運算