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量子力学是关于什么的理论(量子力学第二阶段)

量子力学是关于什么的理论

量子力学的第二阶段——新量子理论

2.1德布罗意——波动力学奠基人,相对论学派的支持者1924年,法国物理学家德布罗意提出物质波的概念。德布罗意以爱因斯坦的质能方程为基础,推导出光子的波长与动量关系,并将其推广到其他实物粒子乃至宏观物质。从第一个公式我们可以看出,波长与动量联系到一起,这也更加证实了波粒二象性的正确。第二个公式是将其推广到实物粒子的修正,可以看到它应用了爱因斯坦相对质量的公式。因为实物粒子的运动速度相对光速非常小,根号内约等于1,而普朗克常数h值非常小,所以实物粒子的波长非常小,这也是实物粒子看不到波属性的原因。物质波的概念具有很大的开创性,当时并不被大多数人所接受,但是受到爱因斯坦的重视,后来被戴维斯和格曼用电子衍射实验所证实,才逐渐被科学家所接受。

2.2薛定谔——波动力学的创始人,相对论学派的支持者1926年,奥地利物理学家薛定谔在德布罗意物质波的基础上,提出用波动方程研究微观粒子的运动状态,建立了波动力学。他是用波函数来描述微观粒子的运动状态的。是描述粒子运动的波函数,U(r)是粒子的势能,∇是求二阶偏微分。实际上,在薛定谔方程提出前,海森堡已经提出了矩阵力学,但是当时物理学家大多对矩阵不熟悉,导致使用的人很少。薛定谔方程一经提出就受到科学家的重视,这是一种研究量子力学非常有效的方法。薛定谔方程指出,电子是一种电子云,没有确定的轨道,我们只能计算出电子出现在某一位置的几率,无法确切的计算出电子下一秒出现的位置。薛定谔方程完全放弃了经典物理学的思想,指出微观粒子不适用经典物理理论。薛定谔提出了波包的概念,他指出微观粒子就是一个波包,其尺寸就是微观粒子的尺寸。但是,将粒子看成波包,会造成波包在传播过程中扩散的问题,意味着粒子会解体,显然是不合理的。后来玻恩统计解释认为,扩散的只是粒子的概率,并非粒子本身解体。薛定谔方程是非相对论性的,它对于解释低速运动的粒子取得了与实验数据符合很好的结果,但是微观粒子的速度一般是非常大的,用薛定谔方程计算的结果并不准确。但是,这种用波函数研究微观粒子运动的方法被大家广泛接受,薛定谔方程也成为量子力学的基本方程。

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