1、量子物理基础：从早期实验到理论发展

量子物理基础：从早期实验到理论发展

1. 引言

学生在开始学习量子物理时，常常会接触到二十世纪早期的一系列实验和理论创新，这些内容揭示了当时物理学的局限性。本文将介绍一些与量子物理密切相关的早期实验和概念，为后续的学习打下基础。

2. 早期实验

2.1 光电效应

• 发现历程 ：1887 年，古斯塔夫·路德维希·赫兹（Gustav Ludwig Hertz）在验证麦克斯韦电磁理论的实验中，发现当光照射金属表面时，会有带电粒子（电子）被射出，且电子通量与光的波长密切相关。赫兹未深入研究这一现象，他的学生菲利普·爱德华·安东·冯·勒纳德（Philipp Eduard Anton von Lenard）在 1902 年进行了定量测量，并因此在 1905 年获得诺贝尔物理学奖。
• 理论解释 ：1901 年，马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）提出了革命性的假设，即(E = nhν)（其中(E)是固体中振子的能量，(ν)是频率，(n)是正整数，(h = 6.626 × 10^{-34} J·s)是普朗克常数）。1905 年，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）利用普朗克对黑体光谱的处理方法，解释了光电效应。他认为光（电磁辐射）由称为光子的“量子”组成，每个光子具有能量(E)和频率(ν)，从而诞生了波粒二象性的概念。1916 年，罗伯特·安德鲁斯·密立根（Robert Andrews Millikan）的实验证实了爱因斯坦的解释，两人分别在 1921 年和 1923 年获得诺贝尔物