第四讲 量子力学的建立

玻尔在处理原子问题时,并没有从根本上抛弃经典理论。例如,将电子看成是经典粒子,具有轨道的概念,等等。实质上,玻尔理论是以经典物理为基础,加上了一些量子化条件限制。正因为如此,玻尔的原子理论只是在解释了氢等简单原子的光谱时获得成功,对复杂原子的光谱现象就束手无策了。因此,建立一个能解释众多微观现象的新理论是十分迫切的。这一新理论就是量子力学,一批青中年物理学家为此作出了杰出的     

对玻尔原子理论发展历程的回顾

回顾历程,重塑精神,激发后人,积极探究,完善理论。玻尔原子理论是认识原子结构和规律的重要理论。玻尔在总结前人实验事实以及原子核模型的基础上,考虑到原子光谱的规律性,抛弃了部分经典理论的概念,并引入了量子概念,于1913年提出了三条假设,即玻尔原子理论。玻尔原子理论取得了巨大的成功,完满地解释了原子的结构和规律。面对复杂的原子体系,玻尔原子理论仍存在着一定的局限性,如用玻尔原子理论无法计算原子光谱的强度,对其他元素更为复杂的光谱包括氦原子光谱在内,理论推导与实验事实分歧较大的问题。至于塞曼效应、光谱的精细结构等实验现象,玻尔原子理论更是无能为力。因此,面对复杂的原子体系,需要后人重塑玻尔探究精神,积极投身实践,在量子理论的通道上持续探究,不断完善和发展玻尔原子理论,以解决前人没有解决的问题,造福人类。     

浅谈玻尔理论三条假设的提出

作者认为：玻尔理论有成功的一面,它成功地揭示氢原子及类氢原子的内部情况。玻尔理论提出的背景,是卢瑟福的原子核式结构模型与经典理论发生矛盾。     

解读高考对玻尔理论的考查角度

“玻尔理论”的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，解决了原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾，解释了氢光谱的规律，为量子理论体系奠定了基础，“玻尔理论”也是中学原子物理部分的重要内容之一，纵观近几年的高考，有关该理论的知识多次出现，归纳起来，主要有以下几个考查角度。     

玻尔-索末菲轨道条件的应用

该文应用经典理论的轨道理论和量子理论推导玻尔-索末菲轨道条件,并且分析了几种微观体系的运动情况,讨论粒子的运动能量.     

对索末菲椭圆轨道形状公式((b/a)=(n/n))的一个简化推导

1913年,N.玻尔提出了关于氢原子圆轨道的量子理论,成功地解释了氢原子光谱。三年之后,A.索末菲把玻尔的圆轨道推广到椭圆轨道,希望解释因相对论效应而导致的光谱线的精细结构。实际上玻尔的圆轨道只是索末菲的椭圆轨道的一个特例。与玻尔的圆轨道一样,索末菲的每一个椭圆轨道的角动量必须是h的整数倍。我们把角动量可写为L=nφph,这里nφ叫做角量子数,0相似文献   

玻尔理论的应用——原子跃迁需注意的四个问题

玻尔的氢原子理论,把量子观念引入到原子系统中,很好地解释了氢原子和类氢原子光谱,是经典物理向量子力学过渡的一个跳板,也是今后学习现代物理的基础.原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收是高考的热点.     

闻名遐迩的“哥廷根玻尔节”

尼尔斯·玻尔（Ｎ．Ｂｏｔｂｒ１８８５－１９６２）是２０世纪最伟大的物理学家之一．１９１３年,年轻的玻尔,创立了著名的原子结构理论,这一理论成为经典物理学向量子力学过渡的必然桥梁．１９２２年,刚刚进入壮年时期的玻尔,已经功勋卓著,闻名遐迩．就在这一年的...     

玻尔互补教育思想与实践的启示

尼尔斯·玻尔(N.Bohr,1885～1962,丹麦人)是量子力学的重要创始人,20世纪能与爱因斯坦相齐名的伟大物理学家。玻尔于1911年毕业于哥本哈根大学,获博士学位。后去英国研究原子物理,提出了原子结构的定态假设和频率法则,成功地解释了氢光谱、周期律等一系列原子结构问题。20年代初确立了经典理论与量子理论之间的对应原理。30年代中期提出了原子核结构的液滴模型,因此荣获1922年诺贝尔物理奖。     

原子跃迁三类型

玻尔的氢原子理论,把量子化的观点带入原子中,很好地解释了氢原子和类氢原子光谱,开始了从经典物理向量子力学的过渡,成为学习现代物理的基础．原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收在近几年高考中经常考查,本文就玻尔的原子理论中,原子跃迁时的应注意几个问题作一阐述例析．     

矢势（A）在经典物理与量子物理中的作用

矢势（A）在量子物理中具有磁场（B）所不能替代的重要作用,然而在经典物理的电磁理论中矢势（A）却只是磁场（B）的辅助矢量,且无直接观测的物理意义.从经典物理与量子物理的不同视角全面认识矢势（A）具有的作用,对于正确理解矢势（A）的意义、更好地掌握电磁场理论以及对于分析和解决实际的电磁场问题都具有重要的指导意义.     

尼耳斯·玻尔:开启分子生物学研究的先驱者

就物理学大师尼耳斯·玻尔对早期分子生物学研究领域所作出的杰出贡献作出简要地论述.旨在揭示玻尔的生物学思想之丰富的内涵.论述了尼耳斯·玻尔生物学思想在21世纪生命科学发展中的启示意义.     

A Reconstruction of Structure of the Atom and Its Implications for General Physics Textbooks: A History and Philosophy of Science Perspective

Recent research in science education has recognized the importance of history and philosophy of science. The objective of this study is to evaluate the presentation of the Thomson, Rutherford, and Bohr models of the atom in general physics textbooks based on criteria derived from history and philosophy of science. Forty-one general physics textbooks (all published in the United States) were evaluated on two criteria based on Thomson's work, three on Rutherford's work, and three on Bohr's work. Results obtained show that general physics textbooks do not systematically include a history and philosophy of science perspective. Most textbooks present an inductivist perspective in which experimental details are considered to be paramount. On the contrary, a historical reconstruction of the experimental details inevitably includes: the context in which an experiment is conducted, the theoretical framework that guides the scientist, and alternative interpretations of data that lead to conflicts and controversies. Examples are provided to show how historical reconstructions of atomic models can provide students an opportunity to appreciate how scientists work and science progresses. It is plausible to suggest that textbook presentations based on a history and philosophy of science perspective can perhaps arouse students' interest in the subject and hence lead to greater conceptual understanding.     

The Pendulum as a Vehicle for Transitioning from Classical to Quantum Physics: History,Quantum Concepts,and Educational Challenges

In this article we use the pendulum as the vehicle for discussing thetransition from classical to quantum physics. Since student knowledgeof the classical pendulum can be generalized to all harmonic oscillators,we propose that a quantum analysis of the pendulum can leadstudents into the unanticipated consequences of quantum phenomenaat the atomic level. We intend to illustrate how classical deterministicphysical ideas are replaced by a point of view that contains bothdeterministic and probabilistic aspects. For example, the wave functioncontains probabilistic information but it evolves in time according toa fixed law, the Schrodinger equation. Discussion of the transition fromclassical to quantum thinking is historically grounded in the work oftwentieth-century physicists who developed quantum ideas. We seeapplication to current science in areas such as semiconductors, optics,GPS systems, and superconductivity. Our notion is that ascientifically-literatepublic should have a sense of the broad, conceptual schemes in modernphysics, as well as those associated with classical physics. We discusseducational challenges and strategies connected to including quantum theoryin a general education physics course. Our work would have otherapplications in college and secondary school settings.     

大学物理课程的教学改革与探索

结合大学物理课程教学改革,讨论了大学物理与中学物理的衔接、定积分与大学物理的衔接、经典物理和近代物理教学内容的整合、理论联系实际和不同专业对大学物理有特殊需求等问题,以期促进大学物理教学质量的进一步提高。     

从超光速理论看重离子加速器产生Z>137重核的特性

如果重离子加速器产生Z<137的重核,则玻尔理论必须进行修正,本文利用超光速物质理论,推导出在产生Z<137重核时,玻尔理论园轨道的可能修正公式,并加以讨论,对玻尔理论下有关问题给予了新解释。     

对量子力学哥本哈根学派之解释的思考

量子力学的形式体系建立超前于物理诠释,这为量子力学解释群的形成提供了现实的可能性前提。但量子力学和经典物理学语言体系分别蕴涵着不同的本体预设,描述宏观世界的经典力学与描述微观世界的量子力学在作用机制、质点抽象、概率的应用均有本质的区别。因而,借助经典物理学的概念描述微观物理实在图景会在本质上存在不适应性。在此语境下,我们认为,尽管哥本哈根学派之解释有不足之处,但目前在整体上还没有哪种解释比它更优越。     

量子心理学之心—脑理论及其启示

在量子理论和相对论的成就使得物理学从经典物理学发展到现代物理学之后,量子心理学应运而生。基于量子理论而展开的对意识本质的讨论,引发了对传统的唯心主义与唯物主义哲学问题的思考,为意识与物质的关系问题的研究打开了新的突破口。量子心理学基于量子论对意识问题的研究,提出了独特的心-脑理论:心、脑活动可能均受控于量子域;意识活动在心-脑系统中起主导作用;心理活动的产生具有复杂的统计性质;意识、记忆等心理现象的产生过程亦存在遵循量子规律的可能。基于量子心理学的心-脑理论,可以对无意识、问题解决等心理活动过程加以推测,并可能提出精神疾病划分的新依据。     

基于认知负荷理论的“大学物理”教学

约翰·斯威勒提出的认知负荷理论,主张合理分配认知资源,对有效学习至关重要。如果教师在设计教学时能按照认知负荷理论,尽量减少学习任务中不必要的认知负荷,有助于提高教学的效果。因此,提出基于认知负荷理论的大学物理教学,可以通过物理知识的图表化、优化多媒体教学、融入物理学史等手段,管理内在认知负荷,降低外在认知负荷,增加相关认知负荷,以此减少学生的学习障碍,激发学生的学习兴趣,从而最终达到促进有效学习的目的。     

经验对普朗克能量子假说的影响

M·普朗克的能量子假说由于与经典物理学理论基础的严重冲突,初期遭到了包括普朗克在内的部分科学家的质疑和排斥。文章结合普朗克的科学思想探讨了能量子假说的产生背景;从认识论的角度分析了经验对普朗克能量子假说影响的原因,并以此为例,总结了经验在科学理论不同发展时期的表现。