量子論

光電效應、波粒二象性、原子光譜、量子力學簡介

對應原理(Correspondence Principle)

對應原理(Correspondence Principle)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

19 世紀末,是一個古典物理發展到極致的年代,物理學家們認為已經將世界運行的規則都放進了口袋中,在 1900 年,卡爾文男爵(Kelvin Lord)在演講中說道:「There is nothing new to be discovered in physics now. All that remains is more and more precise measurement.」(引自http://en.wikiquote.org/wiki/William_Thomson),意思是說物理學不再會有重大的發現,剩下的只是一些更精確的計算與測量而已,不過他接著說天邊依然存在著兩片雲,指的就是邁克森的乙太飄移實驗和黑體輻射實驗,兩者都是古典物理無法解釋的情形,其中的黑體輻射,引起了量子理論的建立,使得物理學界發生一場大騷動。

黑體輻射(Blackbody Radiation)研究歷程

黑體輻射(Blackbody Radiation)研究歷程
國立臺灣師範大學物理系吳幸璇碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

在二十世紀到來以前,當時物理學家認為,物理學發展已臻完全,但仍有兩處是物理學家尚未理解之處,當時稱之為物理學上的兩片烏雲,其中之一為黑體輻射,另外則是以太這個物質是否存在?而當這兩件事情的解決後則帶領我們至嶄新的領域,繼續探索物理學的奧妙。

機率幅(Probability amplitude)

機率幅(Probability amplitude)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

在量子力學中,機率幅是一個複數函數,它的絕對值的平方代表某種物理量的機率或機率密度。M‧玻恩提出這個概念最主要的目的是要使波函數與真實的物理量發生關連。事實上,有一段很長的時間,雖然波函數可以正確地預言原子在不連續的能階間的輻射光譜,但是始終沒有物理學家為波函數提供一套合理的物理詮釋。

薛丁格方程式,波函數

薛丁格方程式 (Schrodinger equation),波函數 (Wave function)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

薛丁格方程式是由奧地利物理學家薛丁格提出的量子力學中的一個基本方程式,用來計算一個量子系統的波函數,如何隨著時間發生演變。就好像牛頓運動定律在古典力學的地位,薛丁格方程式在量子力學裏也佔有極其重要的地位。

康普頓效應

康普頓效應 (Compton effect)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

康普頓效應(Compton effect)或稱為康普頓散射(Compton scattering),是指當X射線或伽馬射線的光子跟電子交互作用,因失去能量而導致波長變長的現象,且波長的增長量會隨散射角的不同而變化。

雙生子弔詭

雙生子弔詭 (Twin Paradox)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

雙生子弔詭是物理學中一個與狹義相對論有關的想像實驗,它的內容是:雙胞胎其中的一人乘坐非常高速的太空船進行了一趟太空旅程之後回到地球,他將赫然發現另一位停留在地球上的雙胞胎將會比他衰老許多。

薛丁格的貓

薛丁格的貓 (Schrödinger’s Cat)
國立臺中女子高級中學物理科陳正昇老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

薛丁格的貓是奧地利物理學家薛丁格在1935年所提出的一個想像實驗,薛丁格想出這個實驗最主要的目的是為了凸顯量子力學在巨觀條件下的不完備性。它充分展現了當哥本哈根的詮釋應用到日常生活中的物體會產生怎樣的問題。在這個想像實驗中,貓的狀態可能是生也可能是死取決在一個更早的隨機事件。為了發展這個實驗,薛丁格提出了一個所謂糾纏態(entanglement)的概念。

薛丁格發展出這個想像實驗是想要作為EPR論文(愛因斯坦、波多爾斯基和羅森於1935年為論證量子力學的不完備性而提出的一篇文章的延伸討論。EPR論文凸顯出量子狀態的可疊加本質。簡言之,所謂的量子疊加指的就是一個系統所有可能狀態的組合,譬如一個次原子粒子的所有可能出現的位置。哥本哈根的詮釋主張只有在一次測量之後,這個疊加狀態才會遢縮為一個確定的狀態。

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