淺談量子力學發展史
談到量子力學的發展史,就不得不提19世紀末20世紀初的兩大烏雲:
第一朵烏雲出現在光的波動理論上
當時人們普遍認為以太是假想的電磁波的傳播媒介(古希臘哲學家亞里士多德假想的一種物質),當時邁克爾遜和莫雷想用實驗證明光以太的存在,這就有了著名的
邁克爾遜-莫雷實驗。
下圖實驗裝置圖:
邁克爾遜-莫雷實驗裝置圖
原理圖:
邁克爾遜-莫雷實驗原理圖
實驗結果非常出乎意料,實驗結果並不是在不同的方向會有條紋移動,而是任何方向都沒有條紋的移動,之後的多次重複實驗也是同樣的結果。
這第一朵烏雲的研究和發展就是後來的————-
狹義相多論。
我們主要談的是量子力學的發展史,那這第一朵烏雲就簡單的介紹到這裡。
第二朵烏雲出現在關於能量均分的麥克斯韋-玻爾茲曼理論上,黑體輻射理論出現的“紫外災難”最為突出。
首先解釋一下為什麼選擇用黑體來做實驗,,黑體輻射保證了輻射出來的光為溫度所製造的電磁輻射,避免了其他因素的干擾。
在1900年的時候,偉大的
普朗克
用他NB的數學基礎湊出了黑體輻射公式。
據說,他對自己湊出來的結果完美符合黑體輻射公式十分驚訝,然後他就回過頭去檢查自己的公式,發現,唯一能夠解釋為什麼它可以湊出來的原因就是
承認能量之間的傳遞存在著最小單位。
普朗克
1905年,另一個更NB的人物——-
愛因斯坦
根據普朗克公式的基礎——-能量傳遞有最小單位,他從能量過渡到波,
認為波也是電磁波
,應該也是存在最小單位的,結果發現這一假設成功的解釋了之前經典物理沒辦法解釋的
光電效應
,他就寫了《愛因斯坦的光電效應》,這篇文章讓他獲得了諾貝爾獎。
愛因斯坦
到了1909年,
盧瑟福
透過用原子轟擊金箔發現了很多的大角度散射,這就證明了原子的質量集中在一個點,也就是
證明了原子核的存在
。
盧瑟福
但是問題也隨之而來,因為電子和原子核都帶電荷,電子繞著原子核繞轉肯定會存在加速度,那也就會向外輻射電磁波而損失能量,最後應該撞上原子核,這個結果和已知現實不相符,這讓當時的物理學家很崩潰。
時間來到了1913年,
波爾
認為原子核和電子相互作用的庫倫勢的能量也應該是一份份的,這個能量應該用波的理論來解釋,那麼不會傳播的波就是
駐波
,並且駐波必須滿足波長等於電子繞行一週的周長,這樣才能夠穩定存在。波爾由此給出了
原子軌道量子化
,
提出了波爾原子模型。
波爾
正是愛因斯坦的光電效應和波爾的原子模型,極大地促進了量子力學的研究,所以
愛因斯坦和波爾被稱為量子力學的兩大奠基人物。
在1914年的時候,弗蘭克和赫茲兩個實驗物理學家把電子加速穿過汞蒸氣的時候發現,電子電流隨電壓的增加不是線性的而是階梯形狀的,這就說明當電子能量不夠大的時候不會發生撞擊,這就是說汞蒸氣和電子交換能量也是量子化的。
到了1920年的時候,斯特恩和蓋拉赫透過將一束銀原子放入到不均勻的磁場中發現銀原子分離為離散的兩束,證明了原子自旋的存在,並且自旋只有兩個值。
這個簡略的發展史就寫到這吧,歡迎各位給出自己的意見和建議!!!