2020高考量子力學(xué)與科學(xué)家的知識點

　　2020年高考即將開戰(zhàn)，你準備好了嗎？對于高中物理成績不好的同學(xué)來說，熟悉復(fù)習(xí)資料的積累要隨時整理。高考網(wǎng)小編為各位考生整理了一些高考物理必備的知識點，供大家參考閱讀！

　　為何會有量子力學(xué)？

　　為什么人們要研究量子力學(xué)呢？量子力學(xué)能夠解決什么問題？

　　量子力學(xué)是描述微觀物質(zhì)的理論，與相對論一起被認為是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱，許多物理學(xué)理論和科學(xué)如原子物理學(xué)、固體物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)以及其它相關(guān)的學(xué)科都是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)所進行的。

　　19世紀末，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動力學(xué)在描述高速、微觀領(lǐng)域時的不足越來越明顯。人們認識到經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。19世紀末到20世紀初，人們相繼發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子，超出宏觀的日常生活經(jīng)驗的領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)它們不僅具有粒子性，而且具有波動性，它們的運動規(guī)律難以用經(jīng)典力學(xué)描述。

　　量子力學(xué)概述

　　量子力學(xué)是研究物質(zhì)世界微觀粒子運動規(guī)律的物理學(xué)分支，主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論它與相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。量子力學(xué)不僅是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，而且在化學(xué)等學(xué)科和許多近代技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。

　　19世紀末，人們發(fā)現(xiàn)舊有的經(jīng)典理論無法解釋微觀系統(tǒng)，于是經(jīng)由物理學(xué)家的努力，在20世紀初創(chuàng)立量子力學(xué)，解釋了這些現(xiàn)象。量子力學(xué)從根本上改變?nèi)祟悓ξ镔|(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解。除了廣義相對論描寫的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內(nèi)描述（量子場論）。

　　量子力學(xué)可以算作是被驗證的最嚴密的物理理論之一了。至今為止，所有的實驗數(shù)據(jù)均無法推翻量子力學(xué)。大多數(shù)物理學(xué)家認為，它“幾乎”在所有情況下，正確地描寫能量和物質(zhì)的物理性質(zhì)。雖然如此，量子力學(xué)中，依然存在著概念上的弱點和缺陷，除上述的萬有引力的量子理論的缺乏外，至今為止對量子力學(xué)的解釋存在著爭議。

　　量子力學(xué)的創(chuàng)立者們

　　量子力學(xué)是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫?qū)?middot;泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學(xué)家共同創(chuàng)立的。

　　量子力學(xué)的發(fā)展革命性地改變了人們對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及其相互作用的認識。量子力學(xué)得以解釋許多現(xiàn)象和預(yù)言新的、無法直接想象出來的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象后來也被非常精確的實驗證明。除通過廣義相對論描寫的引力外，至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內(nèi)描寫（量子場論）。

　　普朗克與量子力學(xué)

　　1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質(zhì)交換能量是以間斷的形式（能量子）實現(xiàn)的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數(shù)稱為普朗克常數(shù)，從而得出普朗克公式，正確地給出了黑體輻射能量分布。

　　愛因斯坦與量子力學(xué)

　　1905年，愛因斯坦引進光量子（光子）的概念，并給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關(guān)系，成功地解釋了光電效應(yīng)。

　　其后，他又提出固體的振動能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問題。

　　玻爾與量子力學(xué)

　　1913年，玻爾在盧瑟福原有核原子模型的基礎(chǔ)上建立起原子的量子理論，即玻爾能級模型。

　　按照這個理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動，在軌道上運動時候電子既不吸收能量，也不放出能量。原子具有確定的能量，它所處的這種狀態(tài)叫“定態(tài)”，而且原子只有從一個定態(tài)到另一個定態(tài)，才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處，對于進一步解釋實驗現(xiàn)象還有許多困難。

　　德布羅意波的波長計算

　　德布羅意波的統(tǒng)計解釋粒子在某處鄰近出現(xiàn)的概率與該處波的強度成正比。

　　公式表示為：λ=h/p （h：普朗克常量；p：動量； λ：波長）

　　德布羅意與量子力學(xué)

　　在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之后，為了解釋一些經(jīng)典理論無法解釋的現(xiàn)象，法國物理學(xué)家德布羅意于1923年提出了物質(zhì)波這一概念。

　　德布羅意認為一切微觀粒子均伴隨著一個波，這就是所謂的德布羅意波。由于微觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵循的運動規(guī)律就不同于宏觀物體的運動規(guī)律，描述微觀粒子運動規(guī)律的量子力學(xué)也就不同于描述宏觀物體運動規(guī)律的經(jīng)典力學(xué)。當粒子的大小由微觀過渡到宏觀時，它所遵循的規(guī)律也由量子力學(xué)過渡到經(jīng)典力學(xué)。

　　可以說，德布羅意建立了量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的一座橋梁。

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