Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Дисциплины:
2017-11-22 | 291 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Квантовая гипотеза Планка получила дальнейшее развитие в работах Эйнштейна. Представления о квантовом механизме испускания и поглощения электромагнитной энергии Эйнштейн дополнил квантовым механизмом распространения. Им была предложена гипотеза о распространении электромагнитного излучения в виде световых квантов, позднее названных фотонами.
Объединив формулу Планка и релятивистское выражение для энергии-массы Эйнштейна , Комптон получил выражение для импульса фотона:
, (9.3.1)
где λ – длина волны фотона.
Корпускулярно-волновой дуализм света. Экспериментальные исследования свойств теплового излучения, явления фотоэффекта и эффекта Комптона, а также их теоретические обоснования, привели к открытию квантовой природы светового излучения.
Из опытов по изучению интерференции и дифракции следует, что свет представляет собой электромагнитные волны, но при взаимодействии с веществом свет обнаруживает корпускулярные свойства. Соотношения Е = ħω и (где ) связывают корпускулярные и волновые свойства света: левые части равенств – это величины энергии и импульса (Е и р), характеризующие фотон как частицу, в правых частях равенств находятся значения частоты и длины волны ω и λ, что определяет его волновые свойства.
Эта двойственность природы светового излучения получила название «корпускулярно-волнового дуализма».
Световое давление. При падении световых волн на какую-либо поверхность они оказывают давление. Это давление принято называть световым. На основе электромагнитной теории света получено выражение для давления света Р при нормальном падении излучения на поверхность:
, (9.3.2)
где I – интенсивность излучения; w – объемная плотность энергии излучения; ρ – коэффициент отражения.
|
В рамках квантовой теории световое давление объясняется взаимодействие отдельных фотонов, несущих энергию Е и импульс р, с поверхностью. При нормальном падении света каждый поглощенный фотон передает поверхности свой импульс, а каждый отраженный – удвоенный импульс. Если на единицу поверхности в единицу времени падает N фотонов и поверхность имеет коэффициент отражения r, то в единицу времени ρ N фотонов отразится от нее, а (1−r) N фотонов поглотиться поверхностью. Тогда световое давление будет равно сумме всех импульсов, передаваемых поверхности поглощенными и отраженными ею фотонами, падающими на единицу площади в единицу времени. Учитывая, что импульс фотона равен р = mс = h n /c, получим величину давления через сумму импульсов всех фотонов:
. (9.3.3)
Эта формула полностью совпадает с формулой, полученной на основе электромагнитной теории света, если учесть, что интенсивность I монохроматического света связана с энергией фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени как .
Гипотеза де Бройля. Волновые свойства вещества. Характерный для светового излучения корпускулярно-волновой дуализм де Бройль перенес на все частицы, обладающие массой покоя. Он предположил, что подобно тому, как фотон обладает волновыми свойствами, так и все частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами могут проявлять волновые. По идее де Бройля, движение любой частицы вещества связано с неким волновым процессом. Соответствующая частице так называемая дебройлевская длина волны зависит от ее массы и скорости:
l = , (9.3.4)
где p – импульс частицы; m – масса частицы; – скорость частицы.
Принцип неопределенностиГейзенберга является логическим следствием двойственной природы вещества. Этот принцип выражает фундаментальный предел возможности одновременного измерения определенных пар переменных, например положения частицы в пространстве и ее импульса, или одновременного определения энергии и времени. Такие пары физических величин, для которых неопределенность в значении одной зависит от точности измерения другой, называются сопряженными величинами. Принцип неопределенности утверждает что, произведение неопределенностей значений двух сопряженных переменных не может быть по порядку величины меньше постоянной Планка ħ.
|
Гейзенберг установил количественные соотношения, которые выражают этот принцип в конкретных случаях, которые принято называть соотношениями неопределенностей.
Первое из соотношений ограничивает точность одновременного измерения координат и соответствующих проекций импульса частицы. Для проекции на ось х соотношение выглядит так:
, (9.3.5)
где Δ рх – неопределенность проекции импульса на ось x; Δ х – неопределенность координаты.
Это соотношение ограничивает точность одновременного измерения координат и соответствующих проекций импульса частицы. Заметим, что это ограничение не касается одновременного измерения координаты по одной оси и проекции импульса по другой, например, величины х и ру могут иметь одновременно точные значения.
Второе соотношение устанавливает неопределенность в определении энергии квантовой системы Δ Е за промежуток времени Δ t:
. (9.3.6)
Из соотношения неопределенностей, в частности, следует ряд важных особенностей, присущих микрочастицам:
1) невозможно состояние, в котором частица находилась бы в покое;
2) при рассмотрении квантового объекта во многих случаях необходимо отказаться от понятия классической траектории движения;
3) теряет смысл деление полной энергии частицы на потенциальную и кинетическую. Действительно, первая зависит от координат, а вторая – от импульса, но эти переменные не могут одновременно иметь определенные значения.
Заметим, что принцип неопределенности не имеет никакого отношения к неопределенности, возникающей при каких-либо измерениях, когда сам процесс измерения влияет на изучаемый объект, т.к. возникает взаимодействие измерительных приборов и изучаемого объекта, изменяющее состояние последнего. Также в данном случае не обсуждается неопределенность, связанная с недостаточной точностью этих приборов. В квантовой физике измерения принципиально отличаются от классических измерений, т.к. существует естественный предел точности, заключенный в самой природе квантовых объектов, который не может быть преодолен никаким совершенствованием приборов и методов измерений.
|
9.4. Развитие физики атома.
Возникновение квантовой механики
Атом Бора
В результате опытов Резерфорда выяснилось, что атом состоит из массивного положительно заряженного ядра и электронов, движущихся вокруг ядра под действием сил электростатического притяжения к ядру. Однако, с точки зрения классической электродинамики, такая планетарная модель атома оказалась неустойчива. Электроны, вращаясь вокруг ядра, движутся с ускорением, и, следовательно, излучают электромагнитные волны. При этом они теряют энергию, и должны упасть на ядро.
Эти трудности были преодолены Бором, который сформулировал базовые утверждения (постулаты Бора) относительно электрона в атоме:
1. Электрон атома может существовать только в некоторых стационарных состояниях, каждому из которых отвечает определенная полная энергия и радиус электронной орбиты. В стационарном состоянии электрон атома не излучает электромагнитные волны
2. Излучение происходит при переходе электрона из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией, а поглощение – при переходе из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!