量子力学原理与基本定律

量子力学其实描述的是物质的行为，特别是发生在原子尺度范围内的事件。在极小尺度下事物的行为与我们有着直接经验的任何事物都不相同。它们既不像波动，又不像粒子，也不像云雾，或悬挂在弹簧上的重物，总之不像我们曾经见过的任何东西。

量子论的起源来自一个大家熟悉的现象，这一现象并不属于原子物理学的核心部分。任何一块物质在被加热时都会发光，并在高温度下达到红热和白热，发光的亮度与材料的表面关系不大，而对于黑体，只与温度有关。因此，黑体在髙温下发出的辐射作为物理学研究的适当对象，被认为应该可以根据已知的辐射和热学定律找到一个简单的解释。但是物理学家瑞利和金斯在十九世纪末的努力却以失败告终，揭示了黑体辐射问题的严重性。

难以置信的是这个公式已经触动了我们描述自然的基础，我感到，我可能已经完成了一个第一流的发现，或许只有牛顿的发现才能和它相比。——普朗克

普朗克大胆舍弃了“能量均分定理”，代之以“量子假设”——能量只能以分立的能量子的形式发射或吸收，这在概念上是一次革命性的突破，以致它不再适合于物理学的传统框架。

频率为v的电磁波和原子、分子等物质发生能量转换时候，能量不能连续变化，只能一份一份的跳变，且每份“能量子”为：

ε=hv=ℏω，其中约化普朗克常数ℏ=h/(2π)

普朗克公式

普朗克根据能量的量子化，得出角频率为ω的电磁振动模式在温度T下的平均能量不再取“能量均分定理”给出的KT，而是：

E(ω)=ℏω/(e^(ℏω/kT)-1)

利用热力学和物理统计理论，导出了著名的（描述电磁波能量和角频率关系）的普朗克公式：

ρ (ω)=(ℏω³/π²c³)/(e^(ℏω/kT)-1)

光和其他物质发生相互作用时，基元过程通常表现为光子—电子作用，作用电子的能量与光的强度无关，而只与光频率有关。因此，爱因斯坦假设，光本身是由穿过空间的能量子组成的，一个光量子的能量应当等于光的频率乘以普朗克常数：

E=hv