Jak wymyślić fizykę kwantową -

Fizyka kwantowa (jest to teoria kwantowa lub mechanika kwantowa) - jest to oddzielny kierunek fizyki, który zajmuje się opisem zachowania i interakcji materii i energii na poziomie cząstek elementarnych, fotonów i niektórych materiałów w bardzo niskich temperaturach. Pole kwantowe jest zdefiniowane jako "działanie" (lub w niektórych cząstkach pędu kątowego), które pod względem wielkości znajduje się w wielkości małej stałej fizycznej, która nazywa się stałą deską.

Kroki

Metoda 1 z 8:

Stały Planck

jeden. Zacznij od badania fizycznej koncepcji stałego paska. W mechanice kwantowej stała deska jest kwantem działania, o którym mowa H. Podobnie, do interakcji cząstek elementarnych, kwantowych moment impulsu - Jest to zmniejszony stały pasek (stały pasek podzielony przez 2 π) jest wskazany jako ħ i zwany "H z funkcją". Wartość stałej deski jest niezwykle niewielu, łączy chwile impulsu i wyznaczenie działań, które mają bardziej ogólną koncepcję matematyczną. Nazwa mechanika kwantowa Oznacza to, że niektóre ilości fizyczne, takie jak moment impulsu, mogą się tylko zmienić oddzielny, i nie ciągłe (cm. Metoda analogowa).

Na przykład, moment impulsu elektronowego, związany z atomem lub cząsteczką, kwantową i może zaakceptować tylko wartości wielokrotności powyższej stałej stałej deski. Ta kwantyzacja zwiększa orbital elektronów na serii całego pierwotnego numeru kwantowego. W przeciwieństwie do chwili impulsu niepowiązanych elektronów, które są blisko, nie jest kwantyzowane. Stały plank jest również stosowany w teorii kwantowej światła, gdzie światło kwantowe jest foton, a sprawa oddziałuje z energią przez przejście elektronów między atomami lub "skok kwantowy" powiązanego elektronu.
Jednostki stałej deski mogą być również postrzegane jako moment energii. Na przykład w obszarze przedmiotowej fizyki cząstek elementarnych wirtualne cząstki są reprezentowane jako masa cząstek, które spontanicznie pojawiają się od próżni w bardzo małym obszarze i odgrywa rolę w ich interakcji. Limit życia tych wirtualnych cząstek jest energia (masa) każdej cząstki. Mechanika kwantowa ma dużą okolicę, ale w każdej części matematycznej znajduje się stała deska.

Obraz zatytułowany Zrozumieć fizyki kwantowej Krok 2

2. Dowiedz się o ciężkich cząstkach. Ciężkie cząstki przechodzą od klasycznego do transformacji energii kwantowej. Nawet jeśli wolny elektron, który ma pewne właściwości kwantowe (takie jak obrót), jako niezwiązany elektron, zbliża się do atomu i spowalnia (ewentualnie z powodu emitowania fotonów), porusza się z klasyk do zachowań kwantowych, ponieważ jej energia jest obniżona poniżej jonizacji energii. Elektron wiąże się z atomem, a jego moment impulsu w stosunku do jądra atomowego jest ograniczona do wartości kwantowej orbity, którą może się zajmować. To przejście jest nagle. Można go porównać z systemem mechanicznym, który zmienia swój stan z niestabilny do stabilny, lub jego zachowanie różni się w zależności od prostego chaotycznego lub może być nawet porównywane z statkiem rakietowym, który spowalnia i przechodzi poniżej szybkości separacji i zajmuje orbitę wokół niektóre gwiazdki lub inny obiekt niebiański. W przeciwieństwie do nich, fotony (które są bezważne), takie przejście nie jest przeprowadzane: po prostu przekraczają przestrzeń niezmienioną, dopóki nie wchodzą w interakcje z innymi cząstkami i nie znikają. Jeśli spojrzysz na nocne niebo, fotony z niektórych gwiazd bez wymiany wklej długie lata świetlne, a następnie wchodzić w interakcję z elektronem w cząsteczce siatkówki, emitując energię, a następnie znikną.

Metoda 2 z 8:

Innowacyjne pomysły

jeden. Bądź na bieżąco z innowacjami w teorii kwantowej. Musisz je dobrze poznać, wśród nich są takie jak:

Pole kwantowe podąża za regułami, które różnią się nieznacznie od tego, co spotykamy każdego dnia.
Działanie (moment impulsu) nie jest ciągły, składa się z małych poszczególnych elementów.
Cząstki podstawowe zachowują się zarówno jako cząstki, jak i fale.
Ruch konkretnej cząstki jest z natury losowo, i może być przewidywany tylko przy pomocy teorii prawdopodobieństwa.
Jest fizycznie niemożliwe do pomiaru pozycji, a puls cząstek z dokładnością stałego paska. Dokładniej, zmierz jedną wartość, mniejsza dokładność będzie w pomiarze innego.

Metoda 3 z 8:

Cząstki i fale dualizalizmowe

jeden. Sprawdź koncepcję dualizmu cząstek i fal. Ten postulat stwierdza, że każda materia ma właściwości cząstek i fal. Ten dualizm jest główną koncepcją mechaniki kwantowej, sprawia, że nie można klasycznej koncepcji o "cząstkach" i "falach" pełnego opisu zachowania cząstek kwantowych.

Dla pełnej objętości wiedzy o dualizmie materii konieczne jest wiedzieć o skutku Compontona, efektu fotowoltaicznego, długości fali de Broglie i formuła deski dla czarnych zbiorników. Wszystkie te efekty i teorie dowodzą dualizm natury materii.
Naukowcy przeprowadzili wiele eksperymentów ze światłem, udowodniając, że światło może się zachowywać i jako cząstkę, a jako fala ... W 1901 r. Max Planck opublikował badania, że udało mu się odtworzyć obserwowane widmo światła emitowanego przez oświetlonego obiektu. Aby zakończyć to badanie, pasek musiał zrobić skupiony Matematyczny założenie ilościowych oscylatorów (czarne atomy ciała), które puste promieniowanie. Później Einstein zasugerował, że jest to samo promieniowanie elektromagnetyczne, który jest konwertowany na fotony.

Metoda 4 z 8:

niepewność

jeden. Przeglądaj zasady niepewności. Zasada ta twierdzi, że niektóre pary właściwości fizycznych, takich jak na przykład pozycję i impuls, nie mogą być znane z wysokim stopniem dokładności w tym samym czasie. W fizyce kwantowej cząstka jest opisana jako grupa fal, która prowadzi do tego zjawiska. Rozważ pomiar pozycji cząstki. Ona może być wszędzie. Pakiet fal cząstek ma niezerową amplitudę, co oznacza, że pozycja jego nieokreślona - może być prawie wszędzie w obrębie rozprzestrzeniania się fali. Dla dokładnego pomiaru pozycji Grupa ta musi być "skompresowana" jak najwięcej, co oznacza, że musi składać się ze zwiększonej ilości sinusoidy złożonego razem. Puls cząstek jest proporcjonalny do fali jednej z tych fal, ale może to być każdy z nich. Tak więc dokładniejszy pomiar pozycji - łącząc więcej fal - oznacza, że pomiar impulsu staje się mniej dokładny (i odwrotnie).

Metoda 5 z 8:

Funkcje fali

jeden. Dowiedz się o funkcjach fal. Funkcją funkcji fali lub fali jest narzędzie matematyczne w mechanice kwantowej, która opisuje stan kwantowy systemu cząstek lub cząstek. Często jest stosowany jako właściwość cząstek związana z ich dualizmem korpusłowo-falowym, który jest oznaczony przez ψ (pozycja, czas), gdzie | ψ | Równie prawdopodobieństwo znalezienia obiektu w określonym czasie w określonym czasie.

Na przykład, w atomie z pojedynczym elektronem, taki jak hel wodór lub jonizowany, funkcja elektronów wave zawiera pełny opis zachowania elektronów. Może być rozkładany na wielu orbitałach atomowych, które stanowią podstawę możliwych funkcji fali. Dla atomu, który ma więcej niż jeden elektron (lub dowolnego systemu z wielością cząstek), przestrzeń podstawowa składa się z możliwych konfiguracji wszystkich elektronów, a funkcja fal opisuje prawdopodobieństwa tych konfiguracji.
Podczas rozwiązywania pracy domowej z udziałem funkcji falowej jest obowiązkowe, aby była dobra znajomość złożonych liczb. Kolejnym warunkiem jest matematyka liniowej algebry, formuła Eulera z kompleksowej analizy i oznaczenia biustonosza DIRAC i KET.

Metoda 6 z 8:

Równanie Schrödingera

jeden. Zdemontuj równanie Schrödingera. Równanie to opisuje, w jaki sposób stan kwantowy systemu fizycznego zmienia się z czasem. Jest to fundamentalne w mechanice kwantowej, jako prawa Newtona w mechanice klasycznej. Rozwiązanie równania Schrödingera opisuje nie tylko systemy molekularne, atomowe i subatomiczne, ale także system makro, być może nawet cały wszechświat.

Łączna forma równania Schrödingera zależy od czasu i daje opis rozwoju systemu w czasie.
W systemie stacjonarnym stosuje się równanie Schrödinger, który nie zależy od czasu. Przybliżone rozwiązania nie zależą od czasu. Równania Schrödinger są zwykle używane do obliczania poziomów energii i innych właściwości atomów i cząsteczek.

Metoda 7 z 8:

Superpozycja kwantowa

jeden. Demontuj superpozycję kwantową. Odnosi się do właściwości mechanicznych kwantowych roztworów równania Schrödingera. Ponieważ równania Schrödingera jest liniowa, zostanie również rozwiązana każda liniowa kombinacja rozwiązań określonych równania. Ta właściwość matematyczna wszystkich równań liniowych jest znana jako zasada superpozycji. W mechanice kwantowej takie roztwory są często ortogonalne, na przykład, takie jak poziomy energii elektronów. W ten sposób okaże się, że energia nakładania się jest napędzana do zera, a średnia wartość oświadczenia (każdy stan superpozycji) jest średnie oświadczenie operatora w państwie indywidualnym, pomnożone przez proporcję stanu superpozycji, "W", który jest.

Metoda 8 z 8:

Ignorowanie klasycznego malowania

jeden. Odwróćmy się do koncepcji fizyki klasycznej. W mechanice kwantowej ścieżka cząstki jest w pełni wyidealizowana w inny sposób, a stara teoria kwantowa reprezentuje tylko model zabawki, aby zrozumieć hipotezę atomową.

W km, ścieżka cząstek jest przedstawiona jak gdyby przechodzi przez zestaw ścieżek, w mechanice klasycznej, ścieżka cząstek jest określona przez jego trajektorię, ale istnieje wiele sposobów, aby mieć wiele ścieżek, dla których ta cząstka może podróżować. Ta prawda jest ukryta w dwuwłosowym eksperymencie, w którym elektron prowadzi się jako dualizm korpusłowo-fali, a ten pomysł jest w pełni wyjaśniony przez integralną ścieżkę Feynmana.
W km stałej normalizacji jest bardzo ważne, ponieważ określa możliwość znalezienia cząstki równej jednej, a CM potwierdza również zasadę superpozycji.
Aby zrozumieć najwyższy poziom km, musisz w pełni zignorować model zabawek (model Bora). Powód jest prosty - nie można określić dokładnej ścieżki elektronu na różnych poziomach orbitalnych.
Jeśli klasyczny limit H dążenie do zera, wyniki km stają się najbliżej klasycznej mechaniki.
Klasyczne wyniki można uzyskać za pomocą średniej wartości, a najlepszym przykładem jest The Ehrnentheest Twierdzenie. Jest wyświetlany za pomocą metody operacyjnej.

Rada

Zdecyduj zadania numeryczne z zakresu fizyki szkoły średniej jako praktyki do pracy wymagającej matematycznego rozwiązania w fizyce kwantowej.
Niektóre obowiązkowe warunki fizyki kwantowej obejmują mechanikę klasyczną, funkcję Hamilton i różne właściwości fali, takie jak zakłócenia, dyfrakcja i t.RE. Skonsultuj podręczniki lub zapytaj swojego nauczyciela fizyki. Konieczne jest osiągnięcie wyraźnego zrozumienia fizyki szkolnictwa wyższego i obowiązkowych warunków. Będziesz potrzebował trochę nauki matematyki na poziomie studiów. Stworzyć schemat (plan nauki), zobacz treść w Schaums zarys.
Istnieje szereg wykładów online na Mechanikach Quantum na YouTube. Patrzeć na http: // Youtube.COM / Edukacja?Kategoria = uniwersytet / nauka / fizyka / kwant% 20mmechanika .