Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 10 Wstęp do fizyki kwantowej. Gdy badamy fizykę mikroświata: wiele wielkości fizycznych okazuje się nie być ciągłymi (kwantyzacja); trzeba odejść

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 10 Wstęp do fizyki kwantowej. Gdy badamy fizykę mikroświata: wiele wielkości fizycznych okazuje się nie być ciągłymi (kwantyzacja); trzeba odejść"— Zapis prezentacji:

1 Wykład 10 Wstęp do fizyki kwantowej

2 Gdy badamy fizykę mikroświata: wiele wielkości fizycznych okazuje się nie być ciągłymi (kwantyzacja); trzeba odejść od przybliżeni punktu materialnego mechanika falowa; zasada nieoznaczoności brak determinizmu, fizyka probabilistyczna, gdzie jest cząstka?; zasada korespondencji nie burzymy zasad fizyki klasycznej, odkrywamy nową. Brak dyssypacji (strat) energii.

3 Kwantyzacja, korpuskuły. ładunku elektrycznego ładunek elementarny, materii cząstki elementarne, atomy, cząsteczki, energii kwanty światła, drgania własne, fal kwanty fali elektromagnetycznej (fotony), fali mechanicznej (fonony) momentu pędu spin, moment magnetyczny magneton. Rola liczb naturalnych!

4 Wiele zjawisk fizyki klasycznej wskazuje na kwantowy (korpuskularny) charakter. model gazu doskonałego cząsteczki; chemia, prawo stałych stosunków wagowych atomy, liczba Avogadro; chemia, pojęcie wartościowości ładunek elementarny; promieniowanie ciała czarnego stała Plancka???

5 Zagadkowe promieniowanie ciała czarnego uniwersalne widmo, zależne jedynie od temperatury ciała. nie daje się opisać żadnym klasycznym modelem.

6 Promieniowanie ciała doskonale czarnego wzór Plancka stała Plancka, h, zagadkowa stała fizyczna.

7 Efekt fotoelektryczny światło jest falą elektromagnetyczną (Maxwell), ale wykazuje pewne własności korpuskularne (wiatrak świetlny pęd). Czy światło może być skwantowane? Równania Maxwella na to nie wskazują!!! Doświadczenie Einsteina

8 Doświadczenie Einsteina. efekt fotoelektryczny światło jest zbiorem fotonów (paczki falowej) energia pojedynczego fononu zależy od częstości (koloru, długości fali) stała Plancka znana z promieniowania ciała czarnego. zaczynamy rozumieć promieniowanie ciała czarnego. jeden kwant światła na jeden elektron

9 Świecenie charakterystyczne materia skondensowana ciągłe widmo świecenia (promieniowanie ciała czarnego); rozrzedzone gazy (izolowane atomy) charakterystyczne widma prążkowe (emisji i absorpcji) W atomach istnieją dyskretne (skwantowane) poziomy energetyczne. Przejścia pomiędzy poziomami wiążą się z emisją lub absorpcją kwantu światła

10 Rozgrzane gazy świecą tylko charakterystycznymi kolorami (częstościami, emitują kwanty o określonych energiach)

11 Widmo charakterystyczne wodoru energia

12 Widmo atomów wodoru Skomplikowane widmo daje się opisać prostym wzorem: n – energetyczna liczba kwantowa, Stała Rydberga [1/m] E 1 =-Ry E 2 =-Ry/4 E 3 =-Ry/9 E 4 =-Ry/16 E jonizacji seria Pashena seria Balmera seria Lymana

13 Model atomu Bohra

14 Moment pędu, L

15 Niech rzut momentu pędu będzie skwantowany. Dwie liczby kwantowe, l i m

16 Model atomu Bohra Postulat: niech moment pędu będzie skwantowany model planetarny –daje dobre wyrażenie na poziomy energetyczne. –potrafimy wyjaśnić widmo świecenia. –dobry promień Bohra (rozmiar atomu) –Główna (energetyczna) liczba kwantowa, n.

17 Liczby kwantowe, funkcja falowa Do opisu obiektów kwantowych (stanów kwantowych cząstek) możemy używać liczb całkowitych! Innym sposobem opisu jest funkcja gęstości prawdopodobieństwa, lub funkcja falowa

18 Inne funkcje falowe

19 Cztery liczby kwantowe elektronu w polu sił centralnych (w atomie). Ograniczenia momentu pędu podobne jak u Keplera

20 Rodzaje cząstek (kwantów) Fermiony i bozony Fermiony – cegiełki materii. Bozony – cząstki przenoszące oddziaływania: foton, kwant światła (fali elektromagnetycznej) przenosi oddziaływanie elektromagnetyczne; fonon – fala mechaniczna w kryształach;

21 Zasada Pauliego (dla fermionów) tylko jeden fermion (elektron) w jednym stanie kwantowym, Statystyka Fermiego-Diraca. Okresowy układ pierwiastków.

22 Statystyka Fermiego-Diraca

23 Zasada Pauliego Okresowy układ pierwiastków

24 Jaki jest swobodny elektron? punkt materialny czy chmura gęstości? cząstka czy fala? Interferencja na dwu szczelinach: elektron jest falą!!! De Broigle, 1925 Thompson

25 Gdzie jest cząstka? probabilistyczna natura mikroświata brak determinizmu w przyrodzie!!! –nic nie jest pewne; –czy to jest miejsce na ludzka wolę?

26 Ten sam elektron przechodzi przez obie szczeliny !!!

27 Fala De Broigla długość fali zależy jedynie od pędu cząstka czy fala? gdzie jest elektron?

28

29 Paczki falowe paczka falowa – pakiet fal płaskich

30 Paczka falowa, zasada nieoznaczoności!!! łączy własności korpuskularne i falowe. nieoznaczoność pędu i położenia, nieoznaczoność energii i czasu. Jak obserwować (mierzyć) mikroswiat?

31 Zasada nieoznaczoności wielkości fizyczne nie są dobrze określone, najsubtelniejszy pomiar oznacza oddziaływanie badanej mikroczastki z innymi mikroczastkami. każdy pomiar stanu musi niszczyć stan mikrocząstki.

32 Równanie falowe Stan opisany jest funkcją (r,t), wielkości fizyczne opisane są operatorami działającymi na funkcje stanu, równanie, odpowiednik równaina Newtona, jest równaniem różniczkowym, liniowym (zasada superpozycji). –równanie różniczkowe, liniowe może mieć wiele rozwiązań (stanów stacjonarnych) –kombinacja liniowa rozwiązań też jest rozwiązaniem (stany niestacjonarne)

33 Równanie falowe Schr oe dingera Równanie Newtona Równaine Hamiltona Równanie Schroedingera gęstość prawdopodobieństwa


Pobierz ppt "Wykład 10 Wstęp do fizyki kwantowej. Gdy badamy fizykę mikroświata: wiele wielkości fizycznych okazuje się nie być ciągłymi (kwantyzacja); trzeba odejść"

Podobne prezentacje


Reklamy Google