Квантування фізичних величин; Корпускулярно-хвильовий дуалізм матерії; Принцип доповнення Бора;

1. ЕЛЕМЕНТИ КВАНТОВОЇ МЕХАНІКИ Основні уявлення фізики мікросвіту Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ Квантування фізичних величин; Корпускулярно-хвильовий дуалізм матерії; Принцип доповнення Бора; Співвідношення невизначеностей Гейзенберга; Рівняння Шредінгера; Протонно-нейтронна будова ядра

2. Гіпотеза Луї де Бройля (1923) • З кожним мікрооб’єктом з одного боку пов’язуються корпускулярні характеристики енергія і імпульс , а з іншої – хвильові характеристики – частота і довжина хвилі • Довжина хвилі де Бройля Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

3. Джерело електронів F K S1 S2 5 n=3 4 6 G Монокристал нікелю D D D Досліди К. Девіссона та Джермера (1927р.) Залежність інтенсивності від прискорюючої напруги в дослідах Девіссона і Джермера Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

4. Дифракція електронів на одній та на двох щілинах Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

5. Об’єкт для дослідження Kатод Анод Конденсорні лінзи Об’єктна лінза Діафрагма Стігматор Проміжна лінза Проектна лінза Екран Фото пластинка Застосування хвиль де Бройля Електронний мікроскоп Самостійне вивчення Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

6. Луї Віктор П’єр Раймон ДЕ БРОЙЛЬ Французький фізик.Унікальний представник справжньої французької аристократії, нащадок стародавнього нормандського роду. У 1909 році поступив у Сорбону, де після року вивчення історії вирішив переключитися на фізику. Пізніше став професором теоретичної фізики Інституту ім. Анрі Пуанкаре в Парижі. У 1960 році, після смерті старшого брата Моріса де Бройль, також видатного фізика, одного з основоположників рентгенівської спектроскопії, успадкував титул маркіза. Нобелівська премія з фізики за 1929р. 1892–1987 Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

7. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга(1927) Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ об'єкт мікросвіту неможливо одночасно з наперед заданою точністю характеризувати і координатою, і імпульсом.

8. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга для координати та імпульсу • Мікрочастинка (мікрооб'єкт) не може мати одночасно визначені координату х і імпульс р, причому невизначеності цих величин задовольняють умові: • добуток невизначеностей координати та імпульсу не може бути меншим за сталу Планка Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

9. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга для енергії і часу Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ Співвідношення невизначеностей можна узагальнити для інших канонічно спряжених величин. Наприклад, для енергії частинок та часу їх взаємодії

10. Вернер Карл ГЕЙЗЕНБЕРГ Німецький фізик-теоретик. Закінчив Мюнхенський університет. Створив математичний апарат квантової механіки – матричну механіку. У 1926 році Гейзенберг став асистентом Нільса Бора в Копенгагені. Саме там у 1927 році він і сформулював свій принцип невизначеностей. Починаючи з 1927р. працював над створенням єдиної теорії поля. Лауреат Нобелівської премії з фізики за 1932р. У той час, коли більшість його колег емігрували, 1901–1976 Гейзенберг очолив німецьку національну ядерну програму.Після війни Гейзенберг виступив активним прихильником подальшого розвитку західнонімецької науки і її возз'єднання з міжнародним науковим співтовариством. Його вплив послужив важливим інструментом, який дозволив отримати без'ядерний статус збройним силам Західної Німеччини в післявоєнний період. Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

11. Границі застосовності класичної механіки Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ 1 Електрон в атомі водню відповідно до теорії Бора має швидкість порядку 106м/с, припускаючи невизначеність імпульсуp  p, тобто одержимо невизначеність координати Невизначеність координати електрона порядку розмірів атома!

12. Границі застосовності класичної механіки Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ 2Будемо розглядати слід електрона, що рухається зі швидкістю v  106 м/с на фотоемульсії. Положення електрона можна зафіксувати з точністю до розмірів зерна фотоемульсії х  10-6 м, отже Швидкість електрона буде визначена з точністю Отже у цьому випадку електрон можна розглядати як класичну частинку

13. Хвильова функція З точки зору хвильової теорії, максимуми в картині дифракції електронів відповідають найбільшій інтенсивності хвиль де Бройля. Принципово неможливо передбачити, куди саме попаде черговий електрон після розсіювання, існує тільки певна вірогідність попадання електрона у те чи інше місце. Таким чином, опис стану мікрооб'єкта та його поведінку можна дати лише виходячи з поняття вірогідності. Необхідністьпідходу до опису мікрооб'єктів з позицій статистичної фізики є найважливішою особливістю квантової теорії. У квантовій механіці для характеристики станів об'єктів у мікросвіті уводять поняття хвильової функції (псі - функції) Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

14. Візьмемо Хвильова функція Де Бройль зв’язав з частинкою, яка вільно рухається плоску хвилю, зміст якої спочатку був незрозумілим. Плоска хвиля, яка рухається у напрямку x, описується рівнянням плоскої хвилі: тоді рівняння хвилі Де Бройля або в експоненціальній формі Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

15. Хвилі де Бройля Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

16. ФІЗИЧНИЙ ЗМІСТ ХВИЛЬОВОЇ ФУНКЦІЇМакс Борн 1926р. • Квадрат модуля хвильової функції |Ψ|2єгустиною вірогідності • Вірогідність (ймовірність) Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

17. Умова нормування хвильової функції • Визначає вірогідність того, що частинка перебуває в одній із точок простору. Вірогідність достовірної події дорівнює 1. Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ

18. ХВИЛЬОВА ФУНКЦІЯ Ігнатенко В.М. ЗТФ СумДУ Хвильова функція є основною характеристикою стану мікрооб’єктів. За її допомогою можна визначити середні значення фізичних величин, які характеризують певний об’єкт у певному стані. http://wealth.qserty.ru/stuff/tunnel.gif