Download
1 / 40
410 likes | 906 Vues
Kuantum Mekaniği. MSGS Ü Felsefe Bölümü 14 Mayıs 201 3 Cemsinan Deliduman. Max Planck. Planck Işıma Yasası. Işıma şiddeti. Rayleigh-Jeans (klasik dalga). Planck (kuantum). Wien (klasik parçacık).
E N D
Kuantum Mekaniği MSGSÜ Felsefe Bölümü 14 Mayıs 2013 CemsinanDeliduman
Planck Işıma Yasası Işıma şiddeti Rayleigh-Jeans (klasik dalga) Planck (kuantum) Wien (klasik parçacık) • Sıcak bir oyuktan yayılan ısıl ışıma ne klasik dalga modeliyle ne de klasik parçacıkla açıklanabilir. Işımanın paketler halinde yapıldığını kabul etmek gerekir. Frekans
Fotoelektrik etkisinin Işığın dalga kuramıyla açıklanamaması • Ölçülen elektrik akımı miktarı ışığın şiddetinden bağımsız, ışığın frekansına bağlı. Frekans arttıkça akım azalır. Bu ışığın dalga olduğu fikriyle çelişir.
Fotoelektrik etkisinin Fotonlarla açıklanması Fotonlar Yüzeyden fırlatılan elektronlar Sodyum Metali
Rutherford Atom Modelive Sorunları • Elektronlar atom çekirdeğinin etrafında gezegenler gibi dönüyorlarsa, ışıma yapıp çekirdeğe düşmelerini engelleyen nedir?
Bohr Atom Modeli 2s kabuğu Atom çekirdeği 2p kabukları 1s kabuğu 3s kabuğu
Elektronın Bulunduğu Kabuklar 422 531 • Elektronlar atom çekirdeği etrafında klasik fizik ile öngörülemeyecek kabuklarda (yörüngelerde) bulunuyorlar.
Girişim Deseni ışık dalgaları girişim deseni çift yarık
Parçacık mı, Dalga mı? Elektronların hangi yarıktan geçtikleri gözlemlenirse Elektronların hangi yarıktan geçtikleri gözlemlenmezse
Fotonlarla Çift Yarık Deneyi • Fotonlar çift yarık deneyinde tıpkı elektronlar gibi davranırlar. • Elektron da ışık gibi bir tür dalga olmalıdır.
Dalga Fonksiyonu • Parçacık olarak bilinen herşey bir dalga fonksiyonuna sahiptir. • Konum değişkenine göre dalga fonksiyonu Momentum değişkenine göre dalga fonksiyonu.
Kuantum Mekaniğinde Ölçme Problemi gözlemden önce foton elektron gözlemci gözlemden sonra gözlem elektronun konumunu ve momentumunu etkiler
Heisenberg Belirsizlik İlkesi • Bir parçacığın hem konumu hem de momentumu aynı anda mutlak kesinlikle ölçülemez. • Konumu mutlak kesinlikle ölçülürse momentumu hakkında (veya tam tersi) hiçbir şey bilinemez.
Kuantum Tünelleme Klasik fizik elektron engel Kuantum fiziği elektron dalgası
Dalga Paketi • Dalga paketi farklı dalga boyu olan birçok dalganın birleşmesiyle oluşur. Her bir dalga bileşeni farklı bir kuantum durumuna karşılıktır.
U Evrimi • Dalga fonksiyonu iki şekilde evrimleşir: • U-evrimi: Dalga fonksiyonu Schrödinger dalga denklemiyle verilen zaman bağımlılığına uygun şekilde evrilir.
R Evrimi • R-evrimi: Dalga paketi ölçüm sonucunda bileşimindeki durumlarından birine çöker.
Kuantum Mekaniğinin Aksiyomları • Sistemin bulunabileceği durumların herhangi bir toplamı yine bir kuantum durumudur. • Kuantum durumları Schrödinger denklemince belirlenen zaman bağımlılığına uygun şekilde evrilir. • Her ölçümün sadece bir tane sonucu olabilir. • Bu üç aksiyom aynı anda kullanılamazlar. Aralarından hangi aksiyomları seçip kullanırsanız o sizin kuantum mekaniği yorumunuz olur.
Kuantum MekaniğininKopenhag (Olasılık) Yorumu • Her ölçme işleminin sadece bir tek sonucu olabilir. Farklı ölçme işlemlerinin sonuçları farklı olabilir. Her olası sonuç belli olasılıkla gerçekleşir. • Dalga paketi her zaman Schrödinger denklemine uygun şekilde evrimleşmez. Ölçüm esnasında R evrimi gerçekleşir ve dalga paketi bileşimindeki durumlarından birine çöker. • Ölçme işlemi sonucunda hangi sayısal değerin elde edileceğinin olasılığı dalga paketinin çöktüğü durumun mutlak değerinin karesine eşittir.
Basit bir soru • Bir parçacığın konumunu ölçüyor olalım ve ölçümden sonra parçacığın konumunu belirleyelim. • Ölçmeden önce parçacık nerededir? • Ölçümden sonra bulduğumuz yerde. • Her yerdedir. Sistem parçacığın hangi olasılıkla nerede olduğunu “bilir”. • Hiç bir yerde değildir. Ölçüm parçacığı belli bir yerde olmaya zorlar. • Ölçmeden parçacığın nerede olduğunu bilemeyiz.
Basit bir cevap • Bir parçacığın konumunu ölçüyor olalım ve ölçümden sonra parçacığın konumunu belirleyelim. • Ölçmeden önce parçacık nerededir? • Ölçümden sonra bulduğumuz yerde. • Her yerdedir. Sistem parçacığın hangi olasılıkla nerede olduğunu “bilir”. • Hiç bir yerde değildir. Ölçüm parçacığı belli bir yerde olmaya zorlar. • Ölçmeden parçacığın nerede olduğunu bilemeyiz. • Doğru cevap: (c) seçeneği.
Radyoaktif Bozunma Atomun U-evrimi
Sistemin Kuantum Durumları Kedinin U-evrimi
Kedinin Durumu? • Ölçmeden önce kedi canlı mıdır, ölü müdür? • Ölçümden sonra nasıl bulduysak öyledir. • Hem canlıdır, hem ölüdür. Sistem kedinin hangi olasılıkla ne durumda olduğunu “bilir”. • Hiçbir şey değildir. Ölçüm kediyi belli bir durumda olmaya zorlar. • Ölçmeden kedinin durumunu bilemeyiz. • Doğru cevap (c) seçeneği mi?
Dalga Fonksiyonunun Anlamı? • Dalga fonksiyonunun bir gerçekliği var mıdır? • Eğer bir gerçekliği var ise sadece dalga fonksiyonu kullanarak klasik fizikle bağlantı kurulabilir mi? • Kuantum mekaniğinin dalga fonksiyonunu temel alan bir yorumu olabilir mi? Yoksa dalga fonksiyonu daha geniş bir kuantum kuramında mı anlam kazanacaktır? • Eğer dalga fonksiyonunun bir gerçekliği yoksa ve sadece gözlemcinin kafasındaysa, öznel midir?
Kuantum Fiziğinin Everett Yorumu • 3. aksiyom kabul edilmeyebilir. Her ölçüm esnasında olası bütün sonuçlar gerçekleşir. Ölçme işlemi her bir farklı sonuç için bir paralel evren yaratır.
Kuantum Mekaniği ve Belirlenimcilik • U-evrimi bize belirlenimci bir kuram portresi çiziyor: Schrödinger denkleminin çözümü dalga fonksiyonunun zaman bağımlılığını verir. • R-evrimi ölçme sırasında gerçekleşir ve belirlenimci değildir. • Dalga fonksiyonun karesinin alınarak olasılıklar hesaplanması belirlenimci bir fizik vermiyor. • Kuantum kuramı belirlenimcidir, ancak klasik fizikle bağlantı kurma yöntemimiz belirlenimci değildir.
Anahtar Kelimeler • Planck Işıma yasası • Fotoelektrik etkisi • Bohr atom modeli • Çift yarık deneyi • Parçacık-Dalga ikiliği • Dalga Fonksiyonu • Ölçme problemi • Kuantum tünelleme • Heisenberg belirsizlik ilkesi • Spin durumları • Dalga paketi • Hilbert uzayı • U ve R evrimleri • Schrödinger’in kedisi • Everett yorumu
