Становление квантовых идей от М.Планка до Н.Бора

1. Становление квантовых идей от М.Планка до Н.Бора Работу выполнил: Студент гр. Ф-113 Пфау Владислав Сергеевич

2. Становление квантовых идей от М.Планка до Н.Бора

3. Открытие элементарных частиц

4. 1919 год – Э. Резерфорд обнаружил протоны. • 1932 год – Дж. Чедвик открыл нейтрон. 1897 год – открытие Дж. Томсоном электрона. Дж. Томсон Э. Резерфорд Дж. Чедвик

5. Хронология становления квантовой теории 1900 г. Макс Планк пришёл к заключению, что энергия осциллятора (механической системы) - частицы, колеблющейся около положения равновесия - изменяется дискретно. • 1905 - А. Эйнштейн выдвинул гипотезу световых квантов и показал, что она объясняет феномен фотоэффекта, непонятный с позиций волновой теории распространения света.

6. Хронология становления квантовой теории 1913 - Н. Бор издал работу «О строении атомов и молекул». • 1923 - Луи де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. • 1926 - Эрвин Шредингер получил уравнение для волновой функции и применил его к атому водорода. Н. Бор Л. Де Бройль Э. Шредингер

7. Хронология становления квантовой теории 1927 - В. Гейзенберг получает соотношение неопределённостей. • 1927 - П. Дирак применил квантовую механику к электромагнитному полю. • 1928 - П. Дирак обобщил уравнение Шредингера для электронов, движущихся с произвольными скоростями.

8. М.Планк ПЛАНК МАКС (1858–1947), немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой теории. Родился 23 апреля 1858 в Киле. Учился в Мюнхенском и Берлинском университетах, в последнем прослушал курс лекций физиков Гельмгольца и Кирхгофа и математика Вейерштрасса. 

9. Идеи Планка. Кванты. Начало развитию квантовой теории положили относящиеся к 1900 г. работы Макса Планка по теории излучения «черного тела». Попытка построить теорию излучения черного тела на основе законов классической физики привела к серьезным трудностям.

10. Рассмотрим замкнутую полость, поддерживаемую при постоянной температуре. Обмен энергией внутри рассматриваемой полости должен приводить к передаче энергии от любой длины волны к более короткой до тех пор, пока практически вся энергия не окажется в ультрафиолете или ещё дальше.

11. Согласно закону Рэлея, спектральная плотность энергии должна возрастать с увеличением частоты. Возникала «ультрафиолетовая катастрофа». Однако, она не наблюдается у реальных излучателей, от разогретого докрасна железа до ярко-белого Солнца

12. Эксперименты определенно указывали на то, что с увеличением частоты спектральная плотность вначале растет, а затем, начиная с некоторой частоты, соответствующей максимуму плотности, падает, стремясь к нулю, когда частота стремится к бесконечности.

13. М. Планк, приступая к решению этой задачи, располагал только той самой экспериментальной колоколообразнойкривой. Возникал вопрос:как нужно минимально изменить (модифицировать) теорию, чтобы согласовать её с фактами?

14. Более детально правило Планка гласит: • Излучение упаковано порциями (кванты). • Каждый квант состоит из излучения единственной частоты (и, следовательно, единственной длины волны, то есть из света «одного цвета» - из монохроматического излучения). • Правило, определяющее размер квантов: энергия кванта пропорциональна частоте излучения в данном кванте: • Е=hυ • (постоянная Планка на частоту излучения).

15. Альберт Эйнштейн Эйнштейн Альберт (14.03.1879 – 18.04.1955) -физик-теоретик, один из основоположников современной физики. Известен прежде всего как автор теории относительности. Эйнштейн внес также значительный вклад в создание квантовой механики, развитие статистической физики и космологии. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 («за объяснение фотоэлектрического эффекта»).

16. Квантовые идеи Эйнштейна. Дальнейшим подтверждением квантовой теории были работы А.Эйнштейна о фотоэффекте (1905 г). Фотоэффект – испускание веществом быстрых электронов под воздействием излучения.

17. Схема опыта.

18. Эйнштейн развил идеи Планка о прерывистом испускании света. В экспериментальных законах фотоэффекта Эйнштейн увидел убедительное доказательство того, что свет имеет прерывистую структуру и поглощается отдельными порциями. Кинетическую энергию фотоэлектрона можно найти, применив закон сохранения энергии. Энергия порции света h идет на совершение работы выхода, т.е. работы, которую нужно сообщить для извлечения электрона из металла, и на сообщение электрону кинетической энергии.

19. Нильс Бор Нильс Бор (1885-1962) — датский физик, один из создателей современной физики. Основатель и руководитель Института теоретической физики в Копенгагене (Институт Нильса Бора); создатель мировой научной школы, иностранный член АН СССР (1929). В 1943-45 работал в США

20. Идеи Н.Бора В 1909—1910 гг. Э. Резерфордом были проведены эксперименталь­ные исследования рассеяния α-частиц тонким слоем вещества. Результаты этого исследования позволили Резерфорду в 1911 г. сформулировать планетарную модель атома.

21. Но модель Резерфорда не объясняла многих выявленных к тому времени закономерностей из­лучения атомов, вид атомных спектров и др. Более совершенную квантовую модель атома предложил в 1913 г. молодой датский физик Н. Бор, работавший в лаборатории Резерфорда.

22.  1. Каждый электрон в атоме может совершать устойчивое орбитальное движение по определенной орбите, с определенным значением энергии, не испуская и не поглощая электромагнитного излучения. ПОСТУЛАТЫ БОРА:  2. Электрон способен переходить с одной стационарной орбиты на другую.

23.   Эти постулаты Бор использовал для расчета простейшего атома (водорода), рассматривая первоначально наиболее простую его мо­дель: неподвижное ядро, вокруг которого по круговой орбите враща­ется электрон. Объяснение спектра водорода было большим успехом теории Бора.

24. Основные положения квантовой теории: - электрон имеет двойственную природу – обладает свойствами частицы и волны; • - как частица имеет массу и заряд, однако движение электрона – волновой процесс (например дифракция электронов).

25. Основные идеи квантовой теории: - атомы или молекулы испускают или поглощают электромагнитное излучение при изменении своего энергетического состояния; - атомы или молекулы могут существовать только в определенных энергетических состояниях.; - энергетическое состояние атома или молекулы может быть описано при помощи определенного набора чисел, называемых квантовыми числами.

26. Заключение Квантовые частицы подчиняются определенным законам, являясь чем-то средним между обычными частицами и волнами. Для описания состояния электрона используется комплексная вероятность. Чем больше допустимая неопределенность импульса, тем точнее можно определить координату микрочастицы и наоборот. Квантовые частицы не всегда могут находиться в произвольном состоянии. Основное уравнение квантовой механики – уравнение Шредингера, математический аппарат – теория матриц, теория групп, операторы, теория вероятностей.

27. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!