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(共18张PPT)
4.5 粒子的波动性和量子力学的建立
粒子的波动性
通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。
我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢？
粒子的波动性
[法]路易·维克多·德布罗意
1892年—1987年
在对光的波粒二象性、玻尔氢原子理论以及相对论的深入研究的基础上，把波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等。
提出假设：实物粒子也具有波动性
这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫作物质波。
物质波的实验验证
1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了衍射图样，从而证实了电子的波动性。
[美]克林顿·约瑟夫·戴维孙
1881年—1958年
[英]乔治·佩吉特·汤姆森
1892年—1975年
电子衍射
电子干涉
除了电子以外，后来还陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性。对于这些粒子，德布罗意给出的 和 的关系同样正确。
物质波的实验验证
宏观物体也具有波动性，为什么很难观察宏观物体的波动性呢？
宏观物体质量大，动量大，波长短，很难观察
例如：一个质量为0.01kg，速度为300m/s的子弹，它的德布罗意波长只有2.2×10-34m，比子弹本身的尺度小得多。
量子力学的建立
它们中的每一个，都是针对一个特定的具体问题，都不是统一的普遍性理论。值得注意的是，在这些成功的理论中，普朗克常量都扮演了关键性的角色。这就预示着这些理论之间存在着紧密的内在联系。在它们的背后，应该存在着统一描述微观世界行为的普遍性规律。
量子力学的建立
[德]沃纳·海森堡
1901年—1976年
[德]马克斯·玻恩
1882年—1970年
海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况。他们建立的理论被称为矩阵力学。
量子力学的建立
薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程把这个方程应用于氢原子，就很容易能得到氢原子光谱的公式。同时，这个方程还可以方便地应用于其他的系统，使玻尔理论的局限得以消除。
[奥地利]埃尔温·薛定谔
1887年—1961年
量子力学的建立
[德]沃纳·海森堡
1901年—1976年
[德]马克斯·玻恩
1882年—1970年
[奥地利]埃尔温·薛定谔
1887年—1961年
[英]保罗·狄拉克
1902年—1984年
[美]沃尔夫冈·泡利
1900年—1958年
完整地建立起量子力学
量子力学的创立是物理学历史上的一次重要革命。它和相对论共同构成了20世纪以来物理学的基础！
量子力学的应用
量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
粒子物理学的发展使人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个微观层次的物质结构，还促进了天文学和宇宙学的研究。
量子力学的应用
量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。
核物理的发展，让人们成功地认识并利用了原子核反应堆所释放的能量——核能。爱因斯坦说：“这是人们第一次利用太阳以外的能量。”
量子力学的应用
量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式。在此基础上，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术。
激光——纯净光源
光纤通信
量子力学的应用
量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。
人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式。在此基础上，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术。
核磁共振
原子钟
量子力学的应用
量子力学推动了固体物理的发展。
人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分。
1927年第五届索尔维会议参加者合影
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