Лекция по Квантовой физике

СОДЕРЖАНИЕ: 1.1.Предмет классической физики: вещество и излучение. Описание эволюции физических систем происходит с помощью “динамических переменных”. Для систем с материальной точкой динамические переменные – r(t), p (t); в ДСК: x(t), y(t), z(t); px(t), py(t), pz(t). С помощью динамических переменных определяется динамическое состояние физической системы в некоторый момент времени.

1.2.Гипотеза Планка. 1)Проблема излучения абсолютно черного тела. 2)Проблема фотоэффекта. 3)Проблема стабильности и свойств атома. (1) Абсолютно черным телом называется тело, которое поглощает падающее на него электромагнитное излучение всех длин волн. Пример: Свет заходит в шар, отражается там, но не выходит, поэтому отверстие – абсолютно черное пятно. Для абсолютно черного тела существует равновесие между поглощенным и излученным электромагнитным излучением. Планк ввел чуждую классической физике гипотезу, согласно которой свет излучается и поглощается веществом не непрерывным образом, а путемм дискретных неделимых порций энергии, которое он назвал квантами энергии. E=hV, [h]=Джс или эргрс, h-постоянная Планка, квант действия. h=6,62610-27 эргс. Момент импульса L=rp, [L]=кгм2 /с. [h]=Джс=кг(м2 /с2 )с=кгм2 /с. с=3108 м/с – определяет скорость распространения электромагнитных волн. vc – механика Ньютона (m=const, mdv/dt=F); cv (механику Ньютона применить нельзя) – механика Эйнштейна (m=m0 /[1-(v2 /c2 )]1/2 , dp/dt=F). Скорость света определяет максимальную скорость передачи информации. Всю классическую механику делят на 2 области: Lh-классическая физика; L~h-квантовая физика. Пример: Пусть тело массой m=1г=10-3 кг и оно движется по окружности r=10-1 м со скоростью v=10м/с. L=10-1 м10-3 кг10м/с=10-3 Джсh-классическая физика. Тот же, но me =0,910-30 кг, v»105 м/с, r=10-10 м. L=10-10 0,910-30 105 =0.910-35 »10-35 ~h. Постоянная Планка делит всю физику на классическую и на квантовую.

1.3.Фотоэлектрический эффект. Суть фотоэффекта заключается в вырывании электронов из вещества под действием электромагнитного излучения и в частности света. Схематически фотоэффект можно представить: (см рис). Основные законы фотоэффекта: 1)величина фототока Jф будет прямопропорциональна интенсивности падающего света; 2)Jф 0 только при частоте падающего света 0 , где 0 -красная граница фотоэффекта; 3)кинетическая энергия электрона ТЭЛ =mv2 /2 не зависит от интенсивности падающего света; 4)ТЭЛ пропорциональна . F=qE; mdv/dt=E0 cost; mv=-[E0 /]sint; v=-[E0 /m] sint; mv2 /2=1/2[E0 /m]sint – противоречие (т.е. 3) с помощью классической физики объяснить нельзя. Эйнщтейн расширил гипотезу Планка и предложил рассматривать электромагнитное излучение как поток новых частиц, движущихся со скоростью света и имеющих энергию, которая определяется формулой Планка E=hV. Эти частицы впоследствии стали называть фотонами. Тогда фотоэффект Эйнштейн предложил рассматривать как явление абсолютно неупругого столкновения фотона с электроном вещества, в результате которого электрон полностью поглощает фотон и его энергию и мог вылететь из вещества. Затем закон сохранения энергии для абсолютно неупругого столкновения фотона и электрона после столкновения вне вещества. E=hV2/2=[h/2]=. =h/2-постоянная Планка-Дирака. =1,05210-34 Джс. Закон сохранения энергии: (до взаимодействия)=[mv2 /2]+АВЫХ (электрон выходя из вещества расходует свою энергию на работу выхода);

Скачать архив с текстом документа