量子化方法

按照量子力学，表征微观粒子运动状态的某些物理量出现不连续的状态，称为量子化。根据量子化的性质研究微观粒子运动状态，揭示能量子分化为量子现象的方法，就叫做量子化方法。1900年，德国物理学家普朗克在研究黑体辐射现象时，发现辐射能量正象物质本身一样，也是由一个个能量子构成的，能量的积放或吸收不是连续的，而是一份一份的。他把这一小份能量叫做一个量子。这个名词从拉丁文quantum译来是数量的意思。普朗克据此创立了量子化的假说和量子化方法，提出了著名的普朗克关系： E=hv E是量子的能量；v是量子的频率；h是一个比例常数。对于已知的所有形式的能量来说，这个常数都是一个定值。这就是所谓普朗克常数。它的数值是6.626176 × 10-27尔格·秒。这个数值尽管很小，但它的价值很大。例如计算一下25瓦电灯泡每秒发射的量子数，根据普朗克关系，就会得知25瓦电灯泡每秒发出的光是六千亿亿份能量。由于光源发射的能量子如此之快，因此人的眼睛就把光线看作是一个连续的光源。事实上，光量子是不连续的。爱因斯坦在研究光电效应时，运用量子化方法提出了光量子学说，指出虽然光是在空间连续传播的一种波动现象，但光仅能集中于特定地点，产生物理作用。因此，光具有不连续的特性，它可以是一束量子即“光子”，这一理论不仅揭示了光的两重性，统一了光的波动说和微粒说的矛盾，而且发展了普朗克假说，证明量子化现象并非是辐射现象所特有，而在一般物理过程中都有表现。尔后，量子化方法的应用大大推动了现代物理学，特别是量子力学的发展，使人们更深入地揭示微观粒子的运动规律。随着科学技术的飞速发展，量子化方法还被逐渐地运用到其他学科中，从而推动了自然科学的发展。