- •Квантовая физика
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения (эми) Тепловое излучение (ти)
- •Фотоэффект
- •Тормозное рентгеновское излучение
- •Корпускулярно-волновой дуализм
- •Эффект Комптона
- •Атом Резерфорда-Бора. Формула Резерфорда
- •Дифференциальное сечение
- •Спектральные закономерности
- •Постулаты Бора
- •Опыт Франка и Герца (1913)
- •Модель атома Бора
- •Спектральные серии водородоподобных систем
- •Магнитный момент атома водорода
- •О теории Бора
- •Волновые свойства частиц
- •Опыты Дэвисона и Джермера (1927)
- •Опыты Томсона и Тартаковского
- •Другие опыты
- •Парадоксальное поведение микрочастиц
- •Критерий классического описания
- •Принцип неопределенности
- •Опыт со щелью
- •Размер атома водорода
- •Состояние частицы
- •Принцип суперпозиции
- •Уравнение Шредингера
- •Стационарные состояния
- •Квантование
- •Частица в прямоугольной яме
- •Квантовый гармонический осциллятор
- •Колебания в молекуле
- •П отенциальные барьеры
- •Туннельный эффект
- •Средние значения физических величин
- •Операторы
- •Основные постулаты квантовой теории
- •Квантование момента импульса
- •П роекция момента импульса
- •Ротатор
- •Квантование атомов
- •Плотности распределения вероятности
- •Правило отбора
- •Тонкая структура спектральных линий
- •Спин электрона
- •Полный момент импульса электрона
- •Механический момент многоэлектронного атома
- •Правила отбора
- •Принцип Паули
- •О периодической системе Менделеева
- •Характеристические рентгеновские спектры
- •Магнитные свойства атома
- •Опыт Штерна и Герлаха
- •Спиновой магнитный момент
- •Полный магнитный момент атома
- •Эффект Зеемана(1896)
- •П ростой эффект Зеемана
- •Сложный эффект Зеемана
- •Эффект Пашена-Бака
- •Электронный парамагнитный резонанс
- •Атомное ядро Некоторые сведения о ядре
- •Размеры ядра
- •Спин ядра(I)
- •Масса и энергия связи ядра
- •Удельная энергия связи
- •Механизм взаимодействия нуклонов
- •Модели ядра
- •Радиоактивность
- •Закон радиоактивного распада
- •Типы радиоактивности
- •Ядерные реакции
- •Выход ядерной реакции
- •Энергия реакции
- •Квантовые статистики (кс)
- •Фазовые ячейки
- •Квантовые распределения
- •Число фазовых ячеек
- •Распределение частиц
- •Свободные электроны в металле
- •Энергия Ферми
- •Зонная теория твердого тела Предпосылки возникновения зонной теории
- •Образование электронных зон
- •Характеристика энергетических зон
- •Металлы, диэлектрики и полупроводники
- •Собственная проводимость полупроводников (п/п)
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Электропроводность металлов
- •Энергия молекулы
- •Элементарные частицы
- •Фундаментальные взаимодействия
- •Хронология
- •Систематика
- •Античастицы
- •Законы сохранения
- •Заряды элементарных частиц
- •Странность
- •Шарм (очарование) и красота (прелесть)
- •Четность
- •Изотопический спин
- •Кварковая модель адронов
- •Современная картина мира
Квантовая физика
Квантовая физика-раздел физики, изучающий поведение квантовых объектов.
Квантовый объект- объект, одновременно обладающий выраженными
волновыми и корпускулярными свойствами.
Квантовые свойства электромагнитного излучения (эми) Тепловое излучение (ти)
1)ТИ – вид ЭМИ, обусловленный подведением теплоты к источнику ЭМИ.
2) ТИ – единственный вид ЭМИ, который может находиться в термодинамическом
равновесии с веществом, т.е. если в термоизолированную систему поместить
несколько тел разной температуры, то через некоторое время температуры всех тел
сравняются, причем для любого из тел поток излучения станет равен потоку
поглощения. При этом ЭМИ находится в термодинамическом равновесии с телами и
его называют равновесным или чёрным.
3) Плотность энергии и спектр равновесного излучения зависят только от его
температуры, т.е. можно говорить о температуре ЭМИ (оно равно температуре тел).
4) Спектральная плотностьизлучения ( ) – энергия единицы объёма ЭМИ
в единичном интервале длин волн ( или частот ).
Энергией единицы объёма излучения в интервале ( являются соответственно или .
5) Для равновесного ТИ , однако найти с помощью классических
представлений не удалось. Опыты показали, что:
а) спектр ТИ непрерывный; б) максимум лежит в низкочастотной области.
С позиции теории Максвелла ~ , что противоречит результатам опытов. Это и
другие противоречия привели к пересмотру теории ТИ.
В 1900 г. Планк предположил : а) испускание и поглощение энергии происходит
дискретно квантами с энергией ,где -частота излучения
- постоянная Планка;
б) энергия осциллятора может принимать только дискретные значения ~ .
Гипотеза Планка–границамежду старой классической физикой и новой –квантовой .
Фотоэффект
На основе идеи Планка в 1905 г.Эйнштейн выдвинул гипотезу световых квантов, согласно которой свет имеет прерывистую структуру и обладает корпускулярными свойствами.
Фотоэффект – испускание электронов веществом под действием света.
Схема установки: Характеристики фотоэлемента:
Закономерности фотоэффекта:
Фототок насыщения (при неизменном спектральном составе света) пропорционален падающему световому потоку. ~Ф
Для каждого металла существует красная граница фотоэффекта . Фотоэффект возможен только при .
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (для данного металла) линейно зависит от частоты облучения и не зависит от интенсивности света. ~ω
С точки зрения классической физики это необъяснимо, как и то, что фотоэффект безинерционен. С точки зрения квантовой теории это легко объяснимо: электрон получает энергию не постепенно, а мгновенно в виде кванта .
На основе опытов и гипотезы о квантовой природе света. Эйнштейн получил
уравнение фотоэффекта , которое наглядно отражает закономерности 2 и 3.