量子力學重要概念精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的量子力學重要概念主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：量子力學重要概念范文

本書的主要目的，就是要證明這樣的替代物是存在的，它與50年前人們討論的所謂唯象隨機量子力學以及隨機零點場理論密切相關。這是一種漲落場，屬于經典Maxwell方程的解，但是在零溫下有非零平均能。作者們認為量子化源于經典物理與這種零點場漲落緊密聯系的深刻隨機過程，而量子力學的基本理論建筑在第一原理的基礎上，這個原理揭示從更深層次的隨機過程引發的涌現（Emergency，或譯突現）現象的量子化。

作者們在本書所呈現的理論觀點是經過長時間的努力尋找而獲得的答案。長期以來，科研人員試圖尋找答案的以下問題：哪些概念對量子力學的發展起重要作用；是什么為這些概念提供了物理基礎；量子力學背后的物理學的最新發現中，有哪些對這些問題的回答形成了綜合的和自洽的新的理論框架。

作者認為任何物質系統都是一個開放系統，它們永久地接觸隨機零點輻射場，并與其達到平衡狀態。從這個基礎出發，導出量子力學形式體系的核心以及非相對論QED的相對論修正，同時揭示了基本的物理機制。本書打開了通向進一步探索并揭示物理的新大門。讀者會看到，這一任務遠沒有結束，仍存在很多問題沒有考察到，期待進一步研究。

本書闡明了量子理論一些核心特點的根源，諸如原子的穩定性，電子自旋，量子漲落、量子非定域性和糾纏。這里發展的理論重新確認了諸如實在性、因果性、局域性和客觀性等基本的科學原理

全書內容共分10章：1.量子力學：某些問題；2.唯象隨機方法：通向量子力學的簡捷途徑；3.普朗克分布，漲落零點場的一個必然推論；4.通向薛定諤方程的漫長旅途；5.通向海森伯量子力學之路；6.超越薛定諤方程；7.解開量子糾纏； 8.量子力學的因果性、非定域性和糾纏； 10.零點場波（和）物質。

本書適合熟悉量子力學的最基本概念和結果的讀者閱讀。其內容適用于從事理論物理、數學物理、實驗物理、量子化學和物理哲學的研究人員、研究生和教師參考。

丁亦兵，教授

（中國科學院大學）

Ding Yibing，Professor

（The University，CAS）Ignatios Antoniadis et al

Supersymmetry After the

Higgs Discovery

2014

http：///book/

10.1007/978-3-662-44172-5

第2篇：量子力學重要概念范文

量子力學不同于以往力、熱、光、電這些經典物理，它有自己獨特而全新的理論框架體系，初次接觸該課程的學生很難接受，量子力學的創建者之一波爾就曾說過“如果誰在第一次學習量子概念時不覺得糊涂，他就一點也沒有懂”。本人從2011年開始講授《量子力學》課程，先后教過5屆學生，對于如何教好普通地方工科院校的學生，有一些體會。

1 講授量子力學建立背景很重要

對于任何一門課程，只掌握書本里相關的公式、定律，能熟練地做課后題是不夠的，這些只能讓學生知其然而不知所以然。更何況正如波爾所說，初次接觸量子力學的人本身就很困惑，如果剛開學直接講授物質波、波函數的統計解釋、不確定性原理，用薛定諤方程計算能級和波函數，學生會一頭霧水，不知道這些知識是什么，有什么用？如果我們回顧一下量子力學產生過程：開爾文的“兩朵烏云”、普朗克解釋“黑體輻射”、愛因斯坦解釋“光電效應”（包括康普頓散射實驗的驗證）、波爾的氫原子理論，物理學的發展還是有規可循的，有這些前期成果作鋪墊，德布羅意物質波理論、薛定諤方程、波函數的統計解釋容易被接受，再告訴學生勢阱看做簡化的原子模型，得到的能級與原子發光機理相聯系，學生學起來就會明白一些。這樣適當增加量子力學建立背景，使學生明白它不是憑空產生的，是人類認識世界到了微觀層次，由實驗和理論相互促進的必然結果，教學效果會好很多。

2 講授數學知識儲備和課本的組織框架很重要

量子力學中微觀體系的狀態用波函數來描述，每一個狀態可以看成數學中的希爾伯特空間的一個矢量，線性代數中所學的矢量運算法則（如矢量的加法、數乘、內積等）成了量子力學中基本運算。在矩陣力學中，態和力學量又可以用一個矩陣來表示，矩陣的運算法則及相關概念也是掌握量子力學所必須的。薛定諤方程本身就是一個偏微分方程，量子力學中的期望值也需要與概率相關的知識。《量子力學》課程一般開設在本科大三年級，所有數學知識都已學過，同時學生也有所遺忘，如果在正式授課前帶領學生復習一下相關數學知識，不僅使學生學習更輕松，也有助于一些考研同學的復習，起到事半功倍的效果。

學生在接觸一門新課時，隨著學習的深入很容易陷入“只見樹木不見森林”的困境，所以講授一些書本的理論框架也比較重要。我們使用的是周世勛的《量子力學教程》，該書淺顯易懂，邏輯清晰，適合普通地方工科院校的學生作為量子力學的入門課本。如果學生明白課本的安排，包括這么幾部分：描述一個狀態及狀態隨時空的演化法則、狀態中物理量的獲取、微擾理論、自旋及多體，外加一獨立成章的矩陣力學，學習起來會清晰許多，明白自己的學習進度，前后章節的聯系，教學效果自然會得到提升。

3 講授名人軼事，聯系學科最新進展

和其他理論課程一樣，《量子力學》抽象難懂、推導過程復雜，講授會枯燥乏味。所幸量子力學建立的年代是上世界物理學發展的黃金時代，英雄輩出，群星璀璨。量子力學的締造者如普朗克、愛因斯坦、波爾、德布羅意、薛定諤、海森堡、狄拉克、泡利等人身上都充滿了傳奇，從他們身上不僅可以學到知識、啟迪智慧，每一個物理規律發現背后的故事、名人之間的師承門派還可以作為調節課堂氛圍的資料，讓學生感受到量子力學也是有血有肉的活生生的誕生在現實社會中，而不是如天外飛仙那般突然現世。學生有了這種親近感，學習起來也會有動力。

盡管量子力學理論框架于20世紀30年代已經基本建立，成功的解釋了很多實驗現象，也影響了諸如化學、生物、材料等諸多學科的發展，但圍繞量子力學基本概念、原理、物理圖像的理解一直爭論不斷，隨著實驗手段的進步，諸如量子通訊、量子計算、拓撲絕緣體、量子霍爾效應、外爾半金屬等許多新成果不斷涌現，成為當今世界一個又一個的研究熱點，不斷提升人類認識物質世界的高度和深度。課堂上介紹這些學科的前沿進展，讓學生感受量子力學的魅力和生命力，能極大的促進學生學習的興趣。

4 合理實用多媒體課件教學

隨著網絡和計算機應用的發展，多媒體課件豐富了教學手段和內容，為教學帶來了諸多便利。在講授氫原子的量子理論時，公式繁瑣、推導冗長，如果一一板書講授，學生很容易聽到后面忘了前面，如果提前做好課件，推導過程以幻燈片的形式播放，重點講授推導邏輯和幾個關鍵點，這樣學生學習起來會省力很多。還有如果把電子衍射圖像形成過程用動畫演示的方式播放，學生對波函數統計解釋的理解會加深很多。

多媒體教學會加強課堂上教學的交流、提高學生信息獲取量，激發學生學習的積極性，但事物都具有兩面性，多媒體課件能為教學引入很多便利，也有一些不足。如過分的使用多媒體課件，一張張的過幻燈片，除了信息量太多，學生還會被課件中動畫、視頻所吸引，忽視其中公式推導，及和老師的交流，這樣學習層次很容易流于表面，不能深入；反之如果教授板書講授，物理過程仔細推導，關鍵處點評交流，學生有時間去思考和參與討論，能夠加深對知識的理解，有利于構建他們的知識體系。總之“尺有所短寸有所長”，只有傳統板書教學與多媒體教學有機結合，才能達到提高教學效果這一根本目標。

《量子力學》在物理專業的課程體系中占有重要的地位，對學生的發展更為重要，讓學生更容易的認識、接收、理解、應用相關知識，讓學生在學習過程中加深對物理學的熱愛，是我們教學的最終目標，也是我們教師的責任。希望這些粗淺的思考能為其他地方工科院校的教學提供一些參考。

【參考文獻】

第3篇：量子力學重要概念范文

關鍵詞：量子力學 教學改革 物理思想

“量子力學”作為學習“固體物理”、“材料科學”、“材料物理與化學”和“激光原理”等課程的重要基礎，同時也是物理學專業及相關工科專業最核心的基礎課程之一。20世紀，“量子學說”被作為物理科學研究和人類文明進步的標志性貢獻，引起了廣泛地重視。通過對量子學說的學習，能夠使學生充分利用到所學的理論知識，對問題進行分析和尋求解決方法，提高學生的科學素質和培養其創新能力。盡管如此，但該門課程所涉及的內容較為空洞、抽象，對學生學習造成阻礙，使學生喪失了學習的興趣，學生也很難熟練掌握量子學說課程的要點。因此，培養學生的學習興趣是提高教學質量和教學水平的關鍵，但是如何調動學生課堂學習的積極性，成為了廣大教師很棘手的問題。筆者根據近幾年的教學模式，綜合長江大學（以下簡稱“我校”）的教學現狀，在“量子學說”教學方面，整理出一套符合我校教學實際的改革和嘗試，并取得了較好的效果。

1.“量子力學’’教學內容的改進。量子學說的理論與以往所學的傳統物理體系大有不同，重點表現在處理問題的方式上，但是卻又與傳統物理有著不可分割的關系，可以說，量子學說中很多的概念和理論都來源于傳統的物理學說。這就要求在學習量子學說的同時，既要摒棄以往學習物理形成的固有思考方式，又要遵循某些與傳統物理中相通之處的原理和學習法則。然而，這種思維上的反差必然導致學生在學習時的困惑，除此之外，量子學說較強的理論性也誤導學生陷于數學公式推導的煩惱中，從而使學生喪失了學習興趣。根據這些教學中存在的問題，筆者提出了以下相應的有益改進。

（1）知識條理化，強化知識背景，增強趣味性。量子學說從誕生到最終建立，每一步的發展都經過了縝密、細致、實事求是的分析，并不斷地完善和改進。通過介紹量子學說的發展背景，引起學生的學習興趣，并有利于學生明確量子學說與傳統物理之間的區別，同時讓學生在發展歷程中尋找合適的學習方法，有利于培養學生的科學思維能力。在解釋某些理論和原理時，可以穿插講述其歷史背景，方便學生理解。通過這種方式，既能讓學生掌握理論知識，又有利于學生區分量子學說與傳統物理的區別[1]。

（2）重在物理思想，壓縮數學推導。數學在其相關學科的運用，所起到的作用只是一種輔助工具。在物理研究中也不例外，如果過分強調數學的地位和作用，只會本末倒置。因此，在教學過程中，教師應著重加強基本概念和蘊含的區里實質，而不能將物理思想埋沒在數學公式之中，應把重點放在物理意義和實際運用上，只有這樣，學生才能保持較好的學習熱情。

2.教學方法改革。傳統的教學模式使學生一直處于被動接受知識的狀態下，抑制了學生自主學習的主動性，不僅不利于學生對知識的獲取，更阻礙了其創新思維的培養，而且量子學說的理論抽象，很難被學生理解，傳統的教學方法，無法被學生接受，并會引起學生的反感，甚至厭學。如此一來，必然打擊學生學習的主動性，更降低了學習效率。為了促進學習效率，提高學生學習興趣，培養其科學素養，筆者在教學模式上，探索出一些有效的措施。

（1）發揮學生主體作用。教師在課堂學習中有著舉足輕重的作用，除了傳授學生知識以外，還有著更重要的引導作用。在講解完規定的教學任務之外，還應設定教師與學生的互動環節，通過創設問題情景，引導學生進行思考和分析，使學生對所學的知識進行歸納總結。另外，還可以通過以問題的形式結束未講授的內容，引起學生的興趣，并鼓勵學生課下利用課外資源尋求答案；還可以以小組的形式，讓學生團結合作，對感興趣的物理理論進行探討分析，并完成相關的小組論文。

（2）注重構建物理圖像。由于物理理論都比較抽象，不利于理解，所以構建圖像很重要，它不僅能夠完整地表達所要傳達的信息，而且能夠方便學生理解和記憶。圖像簡潔、清新的特點，使學生更熟練地掌握物理圖像的構建能力，對培養學生的創新思維也有促進作用。

3.教學手段和考核方式改革。（1）用多種先進的教學模式。采用小組討論課，可安排小組內討論，然后是小組之間進行辯論，最后由教師對辯論進行點評和更正。例如，在講到微觀粒子的波函數時，有的學生認為是全部粒子組成波函數，有的學生認為是經典物理學的波。這些問題的討論激發了學生的求知欲望，從而進一步激發了學生對一些不易理解的概念和量子原理進行深入理解，直至最后充分理解這些內容。另外布置課外論文和邀請知名專家進行講座都是不錯的方式。

（2）堅持研究型教學方式。教學中不再單一地只講授課堂知識，而是把科研融入到課堂學習之中，結合最新的科研動態，向學生介紹所學的原理在其相關領域中的運用，以引起學生的興趣。

（3）將人文教育與專業教學相結合。量子概念誕生于1900年，它首次由德國物理學家普朗克引入；1905年，愛因斯坦進一步完善了量子的概念；1913年，玻爾將量子化概念引入到原子中；1924年，德布羅意通過量子的概念提出微觀粒子具有波粒二象性；由此可見，物理學史上，力學從誕生到發展所蘊含的創新思維是迄今為止任何一門學科都難以比擬的，教師和學生一起回顧量子力學的發展之路，讓學生了解到量子力學的魅力所在，啟發學生的創新思維。

第4篇：量子力學重要概念范文

關鍵詞：量子力學；教學探討；能力提高

1 引言

生產力的發展客觀需要，推動人們探索微觀世界的奧妙，掐指算來，量子概念的誕生已經超過整整100年。但隨著科技日新月異的發展，可以毫不夸張地說，沒有量子物理，就沒有人們今天的生活方式。量子物理的應用已經滲透到現代化生產的許多方面，如半導體材料與器件，磁性材料與器件，原子能技術、激光技術等等。《量子力學》課程的學習已成為國內高等理工科院校“應用物理”“電子科學與技術”“光信息科學與技術”等專業的必修學科基礎課。通過該課程的學習，培養學生辯證唯物主義世界觀，獨立分析問題和解決問題的科學素養，并為“固體電子導論”“光電子學”等后續課程的學習打下良好的基礎。

2 對《量子力學》課程的探討

《量子力學》涵蓋了基礎物理、數學物理方法、概率論、線性代數、矩陣等多個學科領域的內容，特別是基本概念、規律與方法與經典物理截然不同，不能憑借我們所熟悉的經典概念去證明。這些現狀導致學生在該課程學習中感覺到難度更大。傳統的課堂教學容易陷入純粹的數學推導而忽略物理情景的建立。

種種現象表明，現存的“單純授課式”教學方式不符合本課程的教學規律，無法實現其預定的教學目標，必須在各方面加以充分改進。目前，國內外對《量子力學》課程的教學方法已經作了大量的嘗試和研究，提出了多種教學方法，如開發生動的多媒體課件、課堂分組討論、模塊化教學等。如何讓學生在偏微分方程為主線的教學體系中，理解抽象的量子物理基本框架，并激發和保持學生的學習興趣，是任課教師需要探索和實踐的重要課題，值得花力氣去研究。此外，隨著時代的發展，量子物理所帶來的新技術又層出不窮，大量前言研究成果脫穎而出，如量子通信，量子糾纏，量子密碼等。如何將這些最近量子應用技術融入到日常課堂教學中，無疑對教師的教學能力、教學方法和綜合素質以及學生的課程學習方式等都提出了更高要求。

問題既是學習的起源，也是選擇知識的依據，又是掌握知識的手段，因此在教學實踐的基礎上，可以嘗試以“問題導向”作為切入口，將案例教學、視頻教學、科研成果等融入《量子力學》的教學過程，克服抽象的物理圖景給學生帶來的困擾，增強學生利用所學知識解釋現實、分析問題、解決問題的能力，培養學生主動思考和實踐創新能力，進而提高教學效果。鼓勵學生根據自己的興趣與基礎，在教師的指導下進行專題研究，用現有的專業實驗室條件，針對課程理論知識帶著問題和專業的實踐應用問題，在科研實踐中加深知識的理解和運用，逐步提高其創新能力。

3 《量子力學》課程問題導向型教學實施建議

3.1 學習狀態的調查與分析

量子力學可謂無處不數學，因此需要以無記名答卷調查和課間交談方式，對學生的之前數學物理知識基礎，學習興趣等進行統計和分析，從而為制定合適的教學計劃、選取恰當的教學內容和教學方式打下基礎。如果沒有對具體問題進行嚴格的數學推導，就無法真正深刻理解基本原理，量子物理的實際應用也就更無從談起。課程系統學習之前，教師應該把知識點中可能運用到的數學知識梳理后作為參考資料發給學生，便于學生在平時練習中使用。

3.2 建立“問題為導向的交互式教學模式”

第5篇：量子力學重要概念范文

這只貓生活在一個不透明的盒子里，在這個盒子中放有貓喜歡吃的食物，還有一個毒藥瓶。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變， 則放出阿爾法粒子， 觸動電子開關， 錘子落下， 砸碎毒藥瓶， 釋放出里面的毒氣， 此貓必死無疑。如果原子核未衰變，則不會激發這一系列的連鎖反應，貓就不會被毒死。這個殘忍的裝置由大物理學家薛定諤所設計， 所以此貓便叫做薛定諤貓。

原子核的衰變是隨機事件，我們所能精確知道的只是放射性原子的半衰期——衰變一半所需要的時間。但是， 我們卻無法知道， 它在什么時候衰變。因為原子的狀態不確定，所以貓的狀態也不確定。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切的知道此貓是死是活。如果沒有揭開蓋子進行觀察，我們永遠也不會知道此貓是死是活，它將永遠處于半死不活的狀態。這與我們的日常經驗嚴重相違，要么死，要么活，怎么可能不死不活，半死半活呢？

其實，薛定諤的貓是關于量子理論的一個理想實驗。量子力學是描述原子、電子等微觀粒子的理論，它所揭示的微觀規律與日常生活中看到的宏觀規律很不一樣。量子力學認為一切微觀粒子既有波動性又有粒子性，既所謂的波粒二象性。所有的微觀粒子諸如電子、質子、光子等都有一個奇怪的性質：它們在同一個時刻可以既在這里，又在那里，既是粒子又是波，就像有分身法術一樣。微觀粒子是粒子和波兩象性矛盾的統一。為了描述微觀粒子的狀態，人們引入了波函數，微觀粒子的波動呈現出它運動的一種統計規律，因此稱此波動為概率波或概率波幅（即量子態）。概率波幅是量子力學世界里最基本最重要的概念，微觀世界千奇百怪的特性就起源于這個量子態。微觀粒子的量子態可以是線性疊加的，比如電子的軌道疊加。“疊加態”就是有幾種本征態疊加在一起的粒子狀態，這時這個粒子的狀態是不確定的，只有當一個“測量”被進行的時候，才會呈現一個被測量到的狀態，可能是該粒子的任何一種本征態。

在薛定諤的貓實驗中，放射源何時放射粒子是不確定的，按量子力學解釋是處于0和1的疊加態，那么在未打開盒子進行觀察前，按量子力學解釋這只貓也應處于死貓和活貓的疊加態，我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道此貓是死是活。此時，貓的波函數由疊加態立即收縮到某一個本征態。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道此貓是死是活，它將永遠處于半死不活的疊加態。

第6篇：量子力學重要概念范文

一、凝聚態物理的重要性

凝聚態物理主要從兩個方面體現其重要性：一方面體現為與相鄰學科（如粒子物理學）之間在概念、方法、技術等方面的滲透，促進材料科學、能源科學、環境科學等交叉學科的發展，并日益顯現出其強大的發展潛力。另一方面為研發和制備新型材料提供了強有力的理論數據和實驗支持，同時也為開發和拓展新領域提供了極具實用性的科學理論依據。

二、凝聚態物理的主要研究方向

隨著交叉學科的發展和技術需求的提高，凝聚物理的研究范圍更加廣闊，技術要求更加精密。凝聚態物理的主要研究方向有以下幾種。

1.軟物質物理學

軟物質概念于1991年提出，也稱為復雜液體。軟物質一般是由大分子或基團組成的，介于固體和液體之間的物相。一些常?的物質，如液晶、膠體、膜，生命體系物質諸如蛋白質、DNA、細胞等，都屬于軟物質。和由內能驅動的硬物質不同，軟物質的組織結構變化主要由熵驅動，變化過程中內能的變化很微小。

2.宏觀量子態

宏觀量子態是指用量子力學來描述宏觀體系的狀態，如超導中的電子庫珀對。宏觀量子態具有典型的量子力學性質，當前宏觀量子態領域研究的重點為耗散現象和退相干現象。

3.介觀物理與納米結構

介觀是指介于宏觀和微觀之間的體系。介觀物理學所研究的物質大小與納米科技的研究尺度有很大重合，所以這一研究方向也常稱之為“介觀物質和納米科技”。

4.固體電子論中的關聯區

凝聚態物理的前身――固體物理學研究的核心問題，就是固體中的電子行為。固體中的電子行為可根據電子間相互作用的大小分為三個區域，分別是強關聯區、中等關聯區和弱關聯區。現今研究固體電子論的大部分學者研究方向都是強關聯系統。

三、凝聚態物理的主要研究現象及其理論依據

目前凝聚態物理的主要研究現象有超導、光譜、弱相互作用、磁性研究（微磁學、鐵磁學、相圖、磁阻、巨磁阻抗效應等）、多向異性、子晶格、態密度、能隙、強關聯、激發態、量子通信、冷原子、霍爾效應等。

凝聚態物理所用的理論依據主要源于相變與臨界現象的理論，成熟完備的量子力學則是其堅定可靠的理論基石，在這兩種理論之下，凝聚態物理根植于相互作用的多粒子理論。凝聚態物理的前身――固體物理學中的一個重要理論依據是能帶理論。目前來說一些常用的理論方法有很多，比如蒙特?卡洛方法、波爾茨曼模型、分子動力學模擬、伊辛模型、有效場、平均場，等等。

四、目前凝聚態物理研究取得的一些成就

第7篇：量子力學重要概念范文

1 力學

經典物理的理論力學按照研究方法不同可分為：牛頓力學、分析力學.牛頓力學與分析力學是兩套平行的力學理論體系，他們用不同的數學語言表達了機械運動的同一客觀規律.

1.1 牛頓力學

牛頓力學把系統中每個質點或剛體作為研究對象，然后根據研究對象的不同，分別建立不同形式的動力學方程.系統中各研究對象的位置和運動之間的聯系則通過附加方程來體現.當力學體系受有約束時，還需補充約束方程，約束越多，需要求解的方程越多.

1.2 分析力學

分析力學把系統作為一個整體來處理，所以動力學方程描述了整個系統的運動規律.動力學方程的形式不隨廣義坐標的選取而發生變化.

1.3 分析

從理論上看，牛頓力學是從物體受力的角度導出其動力學方程的，分析力學則是從能量的角度來導出其動力學方程的.力僅是力學范圍內的一個物理量，而能量則是整個物理學的一個基本物理量.分析力學通過虛位移原理、拉格朗日方程、最小作用原理，把全部力學建立在能量不滅原理基礎之上，從而為現代力學奠定了基礎.同牛頓力學相比，分析力學的表述方法具有更大的普遍性，在解決許多復雜的力學問題時具有獨特的優越性.哈密頓原理更是深刻揭示了客觀事物之間的緊密聯系，把力學原理歸結成了一般的形式，不僅給出了解決力學問題的統一的觀點和方法，而且成為新的科學研究的起點，為自然科學的發展提供了新的思路.分析力學在量子力學和相對論力學中都有重要應用.分析力學特性充分表明了它的重要性和生命力.分析力學架起了通往近代物理的橋梁，成為處理整個物理學領域的方法.

2 熱力學第二定律

2.1 克勞修斯表述

不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產生其它影響.

2.2 開爾文的表述

不可能從單一熱源吸熱，使之完全變成有用功而不產生其它影響.

2.3 熵增加定律

任何物理過程中各個參與者的總熵必定不會減少.

2.4 微觀表述

一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行的.

2.5 分析

熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述，從表面上看互不相干，其實是等效的.它們表述了功變熱和熱傳導兩種典型的熱現象的不可逆性.自然中一切不可逆過程都存在內在聯系，可以從一個不可逆過程推導另一個不可逆過程，而且這些不可逆過程完全是等效的，可以任選一種不可逆過程作為熱力學第二定律的表述，所以熱力學第二定律有多種表述方式，不論采用何種表述方式，其實質都是揭示熱現象過程的不可逆性.

3 黑體輻射規律

科學家對黑體輻射的能量密度分布實驗研究得知：當黑體熱平衡時，其輻射能量密度按波長分布的曲線形狀和位置，僅與黑體的絕對溫度有關，而與空腔的形狀和組成物質無關.

3.1 瑞利-金斯公式(經典公式)

1900年，英國物理學家瑞利利用統計力學與經典電磁理論推導出一個經典分布公式，后由美國物理學家金斯于1905年對它作了修改，即瑞利-金斯公式.與實驗圖線的對比，顯示瑞利-金斯公式僅在長波部分與實驗相符，而在短波部分與實驗極其不符.并且在波長較短時，能量密度趨向無窮大，這即是物理學史上的“紫外區災難”.

3.2 維恩公式(經典公式)

1896年，德國物理學家維恩通過熱力學的討論，得出一個半經驗的能量密度分布公式.與實驗曲線對比，顯示維恩公式僅在短波部分與實驗結果相符.

3.3 普朗克黑體輻射公式

1900年，德國物理學家普朗克引進能量子概念提出了與實驗結果符合得很好的黑體輻射公式——普朗克黑體輻射公式.

3.4 分析

普朗克黑體輻射公式，當輻射頻率較低時，可簡化為瑞利-金斯公式；當輻射頻率較高，可簡化為維恩公式.

從黑體輻射規律的研究過程可以看出，如果在科學研究中，對同一現象的描述不能得到符合整體的結論，那結論只是近似的、經驗的結論.由于自然的簡單性、統一性，如果我們研究得出的結論不能簡單地、統一地解釋自然現象，說明結論不能反映自然現象的內在聯系，還需建立新的概念體系，才可能找到符合物理規律的正確理論.

4 波粒二象性

4.1 光的波粒二象性

牛頓提出了光的微粒說；托馬斯?揚利用“雙縫”實驗觀察到光的干涉圖案，證明光具有波動性.愛因斯坦在普朗克的量子假說基礎上，提出光量子假說，得出光的波粒二象性結論.

4.2 實物粒子的波粒二象性

德布羅意從幾何光學與經典力學的相似性出發，根據類比的方法，提出微觀粒子具有波粒二象性.實物粒子都是粒子性和波動性的對立統一體.

4.3 分析

20世紀前的光的微粒說、波動說與現代物理學的光具有波粒二象性，只是概念的名稱相同而已.現在我們知道：光既不是經典的機械波，也不是經典的實物粒子，更不是兩者的混合.實物粒子具有波動性，這里說的波也不是經典的機械波，是物質波，是具有新物理含義的全新物理概念.實物粒子的波粒二象性(包括光子)是在新概念建立后更高層次上、賦予新內涵的對立統一規律.

5 量子力學

量子力學有兩種表述方式，即波動力學表述方式和矩陣力學表述方式.

第8篇：量子力學重要概念范文

天體物理學屬于應用物理學的范疇，是研究天體的形態、結構、化學組成、物理狀態和演化規律的天文學分支學科。由于天體物理學是一門很廣泛的學問，天文物理學家通常應用很多不同學術領域的知識，包括力學、電磁學、統計力學、量子力學、相對論、粒子物理學等。

本書作者Leonard S Kisslinger是美國卡內基梅隆大學教授，他意在使任何學科的學生對于近幾十年天體物理學取得的那些令人興奮和感到神秘的發展有一些了解。本書解釋了宇宙從早期到現在的演化過程，運用通俗易懂的講述方式使任何一個擁有高等數學基礎的大學生都能夠理解。

全書由10章組成：1.天體物理學的物理概念：速度、加速度、動量和能量的基本概念，溫度（作為一種能量形式），力和牛頓運動學定律；2.力和粒子：基本粒子的標準模型，原子、原子核、重子等；3.哈勃定律―宇宙膨脹：首先定義和討論了光的多普勒頻移和紅移，然后從星系中光的多普勒頻移的測量回顧了哈勃定律，最后討論了宇宙的膨脹；4.恒星、星系等：地球怎樣繞著太陽旋轉，太陽（作為一個熔爐）的特性，大質量恒星由于引力坍塌導致脈沖星和黑洞形成的過程；5.中微子振蕩、對稱性和脈沖星沖擊：稱為中微子振蕩的中微子相互轉化的三種標準模型的重要屬性，怎樣利用中微子振蕩來測量宇稱性、電荷共軛和時間演化對稱性，通過中微子發射來解釋脈沖星沖擊的可能原因；6.愛因斯坦狹義和廣義相對論：狹義相對論中的重要假設，以及由此產生的長度收縮和時間膨脹，由洛倫茲變換得到的附加速度的愛因斯坦方程與假設的相一致性，利用相對動量和張量簡單討論了廣義相對論；7.從廣義相對論得到的宇宙的半徑和溫度：宇宙的弗里德曼方程、宇宙膨脹的引力輻射和重力波，以及引力量子場理論；8.宇宙微波背景輻射：宇宙微波背景輻射相關的一些概念，重點是溫度和時間的相關性；9.電弱相變（Electroweak phase Transition）：定義了量子力學的相變和潛伏熱，重點討論了電弱理論和電弱相變，電弱相變和其產生的重力波間磁場的建立過程；10.量子色動力學相變：量子色動力學相變和銀河系和星系團之間磁場的關系，由于相對論性的重離子碰撞量子色動力的產生。

本書的目的是使大學生理解描述宇宙演化的基本物理概念，并基于此講述早期到現在宇宙演化背后的天文物理學理論。本書不要求學生有太深的數學基礎，適用于所有對科學尤其是天文科學感興趣的大學生，同時也適合于對這些話題感興趣的讀者。

第9篇：量子力學重要概念范文

1物理學的發展過程

1.1 宏觀低速階段

研究宏觀低速的理論是牛頓力學,研究對象為宏觀低速運動的物體。例如:汽車、火車的運動,地球衛星的發射。在牛頓力學中,牛頓認為:質量、時間、空間都是絕對的。也就是說,對于時間來講不存在延長和收縮的問題,即時間是在一秒鐘,一秒鐘地或一個小時,一個小時地均勻流失。對于空間和質量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學的三大定律,就是在這樣的基礎上建立的。

1.2 宏觀高速階段

研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對論力學,愛因斯坦在1905年發表了論文相對論力學。愛因斯坦認為空間、質量、時間都是相對的。并且找出了動質量和靜質量之間的關系:其中m0為靜質量;m為動質量。

1.3 微觀低速階段

其理論是薛定諤,海森堡兩個創立的量子力學。研究對象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質。

1.4 微觀高速階段

理論是量子場論,研究對象為宇宙射線,放射性元素。例如:“鐳”。量子場論就是粒子通過相互作用而被產生,湮滅或相互轉化的規律。例如:通過對天外射線射向地球宇宙射線的研究發現“反粒子”,即電子的反粒子正電子。負電子與正電子相互作用湮沒—— 轉化為二個γ光子,例如“閃電”。

2物理學與工程技術的關系

物理學與工程技術有著密切的關系,他們之間是相互促進共同發展的。我們平時常說科學技術,實際上科學和技術是兩個不同的概念。科學解決理論問題,而技術解決實際問題。科學是發現自然界當中確實存在的事實,并且建立理論,把這些理論和現象聯系起來。科學主要是探索未知,而技術是把科學取得的成果和理論應用于實際當中,從而解決實際問題。所以技術是在理論相對比較成熟的領域里邊工作。科學與工程技術相互促進的模式主要有以下兩種。

2.1 技術—— 物理—— 技術

例如:蒸汽機的發明和蒸汽機在工業當中的應用形成了第一次工業革命—— 熱力學統計物理—— 蒸汽機效率的提高,內燃機,燃氣輪機的發明。這一次主要是這樣:由于蒸汽機的發明,在當初工業應用上,出現了很多應用技術的問題。例如蒸汽機發明的初期熱效率很低,大概不到5％。這樣,就對物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機的效率最高能達到多少？熱機的效率有沒有上限？上限是多少？再一個就是通過什么樣的方式來提高熱機的效率？由于這些問題就促進了物理學的發展,正是在這些問題解決的過程當中,逐漸形成和建立了熱力學統計物理。而熱力學統計物理很好地回答了提高熱機效率的途徑,以及提高熱機效率的限度等等這些理論上的問題。

2.2 物理—— 技術—— 物理

例如:(1)電磁學—— 發電機,電力電器,無線電通信技術—— 電磁學;電磁學從庫侖定律的發現,以及法拉第發現電磁感應定律,直到1865年麥克斯韋建立電磁學基本理論,這些都是科學家在實驗室里邊逐漸形成的,這都是理論建立的過程,而這些理論應用于實際就發明了電動機、發電機等其它電器以及無線電通信技術,而這些實用技術的進一步發展又給電磁學提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決,使得電磁學更加的完善和在理論上進一步得到了提高。(2)量子力學,半導體物理—— 晶體管超級大規模集成電路技術,電子計算機技術,激光技術—— 量子力學,激光物理;量子力學是20世紀初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論,這種理論應用于解決晶體的問題就形成了半導體技術,而半導體技術的進一步發展就發明了大規模集成電路和超大規模集成電路,而超大規模集成電路的發明是產生電子計算機的主要物質基礎,而正是由于電子計算機技術的發展又向量子力學提出了一些其他更加深刻需要解決的問題,而這些問題的解決就促進了量子力學的進一步發展和完善。(3)狹義相對論,質能關系E=mc2,E=mc2—— 原子彈及核能的利用—— 核物理,粒子物理,高能物理;狹義相對論是20世紀初期愛因斯坦建立的一種理論,他是為了解決電磁學等其他物理學科上的一些經典物理當中理論上的一些不協調和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論,這種理論當中有一個很重要的理論結果,那就是質能關系E=mc2,E=mc2。而這種質能關系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙,這一理論結果的應用直接導致了或者指導了核能的應用,而對于核能的進一步應用又提出了許多新的問題,而這些新問題的進一步解決使得理論更加完善而得到進一步提高,從而形成像核物理,粒子物理,以及高能物理等等,那么實際技術上問題的解決又進一步促進了物理學的發展。

3結語

應該說物理和技術有著密切的聯系,物理原理及理論的初創式開發和應用都形成了當時的高新技術,物理學仍然是當代高新技術的主要源泉。所有新技術的產生都在物理學中經歷了長期醞釀。例如:1909年盧瑟福的粒子散射實驗—— 40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發射理論—— 1960年第一臺激光器的誕生等,整個信息技術的產生、發展,其硬件部分都是以物理學為基礎的。

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