Элементы квантовой механики. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства вещества презентация

Если фотон обладает энергией и импульсом

Движение частицы можно рассматривать как движение волны с длиной

ЭП

ФП

Ф

Проведем «мысленный эксперимент» о прохождении электрона через двухщелевой интерферометр.

Причем новая картина вновь повторится, если заставить электроны вылетать из пушки поодиночке.

Неопределенность проявляется в том, что нельзя предсказать, в какое конкретно место попадет конкретный электрон.

Кроме того, нельзя предсказать, через какую именно «щель» пролетит конкретный электрон.

Поскольку картина получается характерной именно для двух «щелей», следовательно, каждый электрон движется так, как будто он одновременно проходит через обе «щели».

Изображения на фотопластинке будет напоминать дифракционные картинки для света.

В классической механике состояние материальной точки (классической частицы) определяется заданием координат, импульса, энергии и т.д. Перечисленные величины называются динамическими переменными.

Микрочастица не может иметь одновременно точные значения координаты x и компоненты импульса px. Неопределённости значений координаты и компоненты импульса удовлетворяют соотношению

Это соотношение называется соотношением неопределённости для величин А и В. Именно это и открыл Гейзенберг.

Утверждение о том, что произведение неопределённостей значений двух сопряжённых переменных не может быть по порядку величины меньше постоянной Планка , называется принципом неопределённости Гейзенберга.

Энергия и время также канонически сопряжённые величины.

Определение энергии с точностью ΔЕ должно занять интервал времени, Δt ~ /ΔE.

p

Следовательно,

Это согласуется с принципом неопределенности.

Опыт по изучению рассеяния α- частиц на тонких фольгах

Вокруг ядра на относительно очень больших расстояниях (~10-8 см) вращаются Z электронов. Z - порядковый номер элемента в периодической таблице Менделеева.

МОДЕЛЬ АТОМА РЕЗЕРФОРДА

1. Модель не удовлетворяет условию устойчивости.

Заряженная частица, движущаяся с ускорением, в соответствии с законами электродинамики должна тратить энергию на излучение. Из-за потерь энергии электрон должен в итоге упасть на ядро.

2. Модель допускает испускание атомами светового излучения любой длины волны.

Противоречия модели.

Из опытов было известно, что конкретные атомы испускают излучение только строго определенных длин волн.

АТОМНЫЕ СПЕКТРЫ

Отчетливее всего это обнаруживается в спектре простейшего атома – водорода.

Швейцарский физик Бальмер в 1885 году обнаружил, что длины волн в видимой и близкой ультрафиолетовой области спектра излучения водорода могут быть точно представлены формулой

Если заменить длину волны частотой, получится:

R′ – постоянная Ридберга. R′ = 2.07·1016 c-1.

Это формула Бальмера, а соответствующая серия спектральных линий атома водорода называется серией Бальмера.

(n = 3, 4, 5,…)

В справочниках часто приводится R = 1,09737·107 м-1, входящая в формулу вида

(n = 4, 5, 6 …);

(n = 5, 6, 7 …);

(n = 6, 7, 8 …).

Это обобщённая формула Бальмера.

(m = 1, 2, 3, 4 …; n = m + 1, R' = 3,29⋅1015 1/c).

(m = 1, 2, 3, 4 …; n = m + 1, R = 1,097⋅107 1/м).

Энергия излучения