量子原子結構(波爾的電子圖像)
量子理論是能夠微觀世界規律的物理學理論。
在經典物理學的理論中能量是連續變化的,可以取任意值。19世紀後期,科學家們發現很多物理現象無法用這一理論解釋。
1900年12月14日,德國物理學家普朗克(M.Planck,1858-1947)提出:像原子作為一切物質的構成單元一樣,“能量子”(量子)是能量的最小單元,原子吸收或發射能量是一份一份地進行的。後來,這一天被認為是量子理論的誕生日。
1905年,德國物理學家愛因斯坦(A.Einstein,1879-1955)把量子概念引進光的傳播過程,提出“光量子”(光子)的概念,並提出光同時具有波動和粒子的性質,即光的“波粒二象性”。
20世紀20年代,法國物理學家德布羅意(P.L.de Broglie,1892-1987)提出“物質波”概念,即一切物質粒子均具備波粒二象性;德國物理學家海森伯(W.K.Heisenberg,1901-1976)等人建立了量子矩陣力學;奧地利物理學家薛定諤(E.Schrödinger,1887-1961)建立了量子波動力學。量子理論的發展進入了量子力學階段。
1928年,英國物理學家狄拉克(P. A.M.Dirac,1902-1984)完成了矩陣力學和波動力學之間的數學轉換,對量子力學理論進行了系統的總結,並將兩大理論體系——相對論和量子力學成功地結合起來,揭開了量子理論發展的第三階段——量子場論的序幕。
量子理論是現代物理學的兩大基石之一,為從微觀理解宏觀提供了理論基礎。
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