2020高考量子力學(xué)與科學(xué)家的知識點(diǎn)

　　2020年高考即將開(kāi)戰，你準備好了嗎？對于高中物理成績(jì)不好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，熟悉復習資料的積累要隨時(shí)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(diǎn)，供大家參考閱讀！

　　為何會(huì )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(wèn)題？

　　量子力學(xué)是描述微觀(guān)物質(zhì)的理論，與相對論一起被認為是現代物理學(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)為基礎所進(jìn)行的。

　　19世紀末，經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)在描述高速、微觀(guān)領(lǐng)域時(shí)的不足越來(lái)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(dòng)，不適用于高速運動(dòng)；只適用于宏觀(guān)世界，不適用于微觀(guān)世界。19世紀末到20世紀初，人們相繼發(fā)現了電子、質(zhì)子、中子等微觀(guān)粒子，超出宏觀(guān)的日常生活經(jīng)驗的領(lǐng)域，發(fā)現它們不僅具有粒子性，而且具有波動(dòng)性，它們的運動(dòng)規律難以用經(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(guān)粒子運動(dòng)規律的物理學(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構、性質(zhì)的基礎理論它與相對論一起構成現代物理學(xué)的理論基礎。量子力學(xué)不僅是現代物理學(xué)的基礎理論之一，而且在化學(xué)等學(xué)科和許多近代技術(shù)中得到廣泛應用。

　　19世紀末，人們發(fā)現舊有的經(jīng)典理論無(wú)法解釋微觀(guān)系統，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)，解釋了這些現象。量子力學(xué)從根本上改變人類(lèi)對物質(zhì)結構及其相互作用的理解。除了廣義相對論描寫(xiě)的引力以外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力學(xué)的框架內描述（量子場(chǎng)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(shí)驗數據均無(wú)法推翻量子力學(xué)。大多數物理學(xué)家認為，它“幾乎”在所有情況下，正確地描寫(xiě)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(zhù)概念上的弱點(diǎn)和缺陷，除上述的萬(wàn)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(zhù)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、沃爾夫岡·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(ài)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)的結構以及其相互作用的認識。量子力學(xué)得以解釋許多現象和預言新的、無(wú)法直接想象出來(lái)的現象，這些現象后來(lái)也被非常精確的實(shí)驗證明。除通過(guò)廣義相對論描寫(xiě)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)的框架內描寫(xiě)（量子場(chǎng)論）。

　　普朗克與量子力學(xué)

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

　　愛(ài)因斯坦與量子力學(xué)

　　1905年，愛(ài)因斯坦引進(jìn)光量子（光子）的概念，并給出了光子的能量、動(dòng)量與輻射的頻率和波長(cháng)的關(guān)系，成功地解釋了光電效應。

　　其后，他又提出固體的振動(dòng)能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問(wèn)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上建立起原子的量子理論，即玻爾能級模型。

　　按照這個(gè)理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動(dòng)，在軌道上運動(dòng)時(shí)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(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài)，才能吸收或輻射能量。這個(gè)理論雖然有許多成功之處，對于進(jìn)一步解釋實(shí)驗現象還有許多困難。

　　德布羅意波的波長(cháng)計算

　　德布羅意波的統計解釋粒子在某處鄰近出現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(dòng)量； λ：波長(cháng)）

　　德布羅意與量子力學(xué)

　　在人們認識到光具有波動(dòng)和微粒的二象性之后，為了解釋一些經(jīng)典理論無(wú)法解釋的現象，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(guān)粒子均伴隨著(zhù)一個(gè)波，這就是所謂的德布羅意波。由于微觀(guān)粒子具有波粒二象性，微觀(guān)粒子所遵循的運動(dòng)規律就不同于宏觀(guān)物體的運動(dòng)規律，描述微觀(guān)粒子運動(dòng)規律的量子力學(xué)也就不同于描述宏觀(guān)物體運動(dòng)規律的經(jīng)典力學(xué)。當粒子的大小由微觀(guān)過(guò)渡到宏觀(guān)時(shí)，它所遵循的規律也由量子力學(xué)過(guò)渡到經(jīng)典力學(xué)。

　　可以說(shuō)，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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