Уникальные учебные работы для студентов


Реферат на тему квантовая физика по физике

В данной работе рассматривается одна из наиболее сложных для понимания как простого человека, так и профессионального учёного наук — квантовая механика.

  • Такие соответствия могут быть получены только из операций измерения;
  • Так в 1948 году была обнаружена интерференция для электронов;
  • Эти частицы были названы резо-нансами, и их число перевалило за двести;
  • Планк ввел свои понятия как чисто умозрительные;
  • В целом ряде исследований были получены подтверждения истинности этой идеи.

Приведена история формирования представлений о квантовых свойствах микрочастиц, обозначены основные принципы современной квантовой механики, приведён пример одного из многочисленных способов применения квантовых законов — лазеры. В заключении предполагаются возможные варианты развития квантовых технологий их применения. Квантовая механика — теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер их систем например, кристаллова также связь величин, характеризующих частицы и системы с физическими величинами, непосредственно измеряемыми в макроскопических опытах.

Реферат на тему квантовая физика по физике квантовой механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов, понять строение ядер атомных, изучать свойства элементарных частиц.

Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц, из которых они состоят, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Квантовая механика позволила, например, объяснить температурную зависимость и вычислить величину теплоёмкости газов и твёрдых тел, определить строение и понять многие свойства твёрдых тел металлов, диэлектриков, полупроводников. Только на основе квантовой механики удалось последовательно объяснить такие явления, как ферромагнетизм, сверхтекучесть, сверхпроводимость, понять природу таких астрофизических объектов, как белые карлики, нейтронные звёзды, выяснить механизм протекания термоядерных реакций в Солнце и звёздах.

Ряд крупнейших технических достижений 20 века основан по существу на специфических законах квантовой механики. Квантово-механические законы лежат в основе работы лазеров, ядерных реакторов, обусловливают возможность осуществления в земных условиях термоядерных реакций, проявляются в ряде явлений в металлах и полупроводниках, используемых в новейшей технике, и т.

Фундамент такой бурно развивающейся области физики, как квантовая электроника, составляет квантово-механическая теория излучения, о которой речь пойдёт ниже. Место реферат на тему квантовая физика по физике механики среди других наук. В начале 20 века выяснилось, что классическая механика И. Ньютона имеет ограниченную область применимости и нуждается в обобщении. Во-первых, она не применима при больших скоростях движения тел - скоростях, сравнимых со скоростью света.

Здесь её заменила реферат на тему квантовая физика по физике обобщила релятивистская механика, построенная на основе специальной теории относительности А. Для классической механики в целом характерно описание частиц путём задания их положения в пространстве координат и скоростей и зависимости этих величин от времени. Такому описанию соответствует движение частиц по вполне определенным траекториям.

Однако опыт показал, что это описание не всегда справедливо, особенно для частиц с очень малой массой микрочастиц. В этом состоит второе ограничение применимости механики Ньютона.

Более общее реферат на тему квантовая физика по физике движения дает квантовая механика, которая включает в себя как частный случай классическую механику. Квантовая механика, как и классическая, делится на нерелятивистскую, справедливую в случае малых скоростей, и релятивистскую, удовлетворяющую требованиям специальной теории относительности. История развития квантовой реферат на тему квантовая физика по физике.

Наиболее полное исследование явления фотоэффекта было выполнено Ф. К этому времени уже был открыт электрон Д. Схема экспериментальной установки для изучения фотоэффекта.

Многочисленными экспериментаторами были установлены следующие основные закономерности фотоэффекта так называемые законы Столетова: Величина фототока насыщения прямопропорциональна освещенности катода. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит от длины волны. Для каждого материала существует граничная волна частотапри которой фотоэффект ещё возможен красная граница. Все эти закономерности фотоэффекта в корне противоречили представлениям классической физики о взаимодействии света с веществом.

Согласно волновым представлениям электрон при взаимодействии с электромагнитной световой волной должен был бы постепенно накапливать энергию, и потребовалось бы значительное время, зависящее от интенсивности света, чтобы электрон накопил достаточно энергии для того, чтобы вылететь из катода.

Как показывают расчеты, это время должно было бы исчисляться минутами или часами. Однако, опыт показывает, что фотоэлектроны появляются немедленно после начала освещения катода. В этой модели невозможно было также понять существование красной границы фотоэффекта.

Волновая теория света не могла объяснить независимость энергии фотоэлектронов от интенсивности светового потока, пропорциональность максимальной кинетической энергии частоте света. Таким образом, электромагнитная теория света оказалась неспособной объяснить эти закономерности.

  • Для каждого материала существует граничная волна частота , при которой фотоэффект ещё возможен красная граница;
  • Необычайность свойств квантовой механики приковывает внимание к ней множество специалистов и философов;
  • Видно, что все эти вопросы в равной мере являются как физическими, так и философскими метафизическими;
  • Для каждого материала существует граничная волна частота , при которой фотоэффект ещё возможен красная граница;
  • Неклассические способы описания позволяют получать объективное описание природы;
  • Одна из них - это проблема взаимоотношения объекта и субъекта, материи и сознания то, что, чаще всего, и имеется в виду, когда говорят о проблеме реальности в микромире и проблеме объективности описания ; другая - стоящая за ней проблема квантовой онтологии.

Выход был найден А. Теоретическое объяснение наблюдаемых закономерностей фотоэффекта было дано Эйнштейном на основе гипотезы М. Эйнштейн сделал следующий шаг в развитии квантовых представлений. Он пришел к выводу, что и свет имеет прерывистую дискретную структуру. Электромагнитная волна состоит из отдельных порций — квантов, впоследствии названных фотонами.

Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Положительный заряд атома равномерно распределен по всему реферат на тему квантовая физика по физике шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него рис. Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом.

Через несколько лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна. Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Э.

Гейгером в 1909—1911 годах. Результат эксперимента был совершенно неожиданным даже для Резерфорда. Он находился в резком противоречии с моделью атома Томсона, согласно которой положительный заряд распределен по всему объему атома.

Результаты эксперимента привели Резерфорда к выводу, что атом почти пустой, и весь его положительный заряд сосредоточен в малом объеме. Эту часть атома Резерфорд назвал атомным ядром. Так возникла ядерная модель атома. Опираясь на классические представления о движении микрочастиц, Резерфорд предложил планетарную модель атома.

Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом реферат на тему квантовая физика по физике.

Реферативная работа на тему: «Квантовая механика. История, принципы, применение»

Вокруг ядра, подобно планетам, вращаются под действием кулоновских сил со стороны ядра электроны рис. Планетарная модель атома Резерфорда. Показаны круговые орбиты четырех электронов. Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, несомненно явилась крупным шагом в развитии знаний о строении атома.

Однако она оказалась неспособной объяснить сам факт длительного существования атома, т.

Квантовая физика как новый этап изучения природы

По законам классической электродинамики, движущийся с ускорением заряд должен излучать электромагнитные реферат на тему квантовая физика по физике, уносящие энергию. То, что этого не происходит в устойчивых состояниях атома, показывает, что внутренние процессы в атоме не подчиняются классическим законам. Проанализировав всю совокупность опытных фактов, Бор пришел к выводу, что при описании поведения атомных систем следует отказаться от многих представлений классической физики.

Он сформулировал постулаты, которым должна удовлетворять новая теория о строении атомов. Первый постулат Бора постулат стационарных состояний гласит: В стационарных состояниях атом не излучает. Этот постулат находится в явном противоречии с классической механикой, согласно которой энергия реферат на тему квантовая физика по физике электрона может быть любой.

Он находится в противоречии и с электродинамикой, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн. Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию Второй постулат Бора правило частот формулируется следующим образом: Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения испускания фотонов.

Второй постулат Бора также противоречит электродинамике Максвелла, так как частота излучения определяется только изменением энергии атома и никак не зависит от характера движения электрона. Используя квантовую постоянную h, отражающую дуализм света, Н. Бор показал, что эта величина определяет также и движение электронов в атоме и что законы этого движения существенно отличаются от законов классической механики.

Этот факт позднее был объяснён на основе универсальности корпускулярно-волнового дуализма, содержащегося в гипотезе де Бройля.

Квантовая физика

Третий постулат Бора гласит: Теория Бора не отвергла полностью законы классической физики при описании поведения атомных систем. В ней сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра.

Классическая ядерная модель атома Резерфорда была дополнена в теории Бора идеей о квантовании электронных орбит. Поэтому теорию Бора иногда называют полуклассической. Корпускулярные и волновые характеристики микрообъектов связаны такими же количественными соотношениями, как и у фотона: Но она явилась мощным революционным толчком к развитию новых представлений о природе материальных объектов.

Дальнейшее развитие квантовой механики. Успех теории Бора, как и предыдущие успехи квантовой теории, был достигнут за счёт нарушения логической цельности теории: Кроме того, теория Бора оказалась не в состоянии объяснить движение электронов в сложных атомах даже в атоме гелиявозникновение молекулярной связи и т.

Дальнейшая напряжённая разработка вопросов теории атома привела к убеждению, что, сохраняя классическую картину движения электрона по орбите, логически стройную теорию построить невозможно. Осознание того факта, что движение электронов в атоме не описывается в терминах понятиях классической механики как движение по определённой траекториипривело к мысли, что вопрос о движении электрона между уровнями несовместим с характером законов, определяющих поведение электронов в атоме, и реферат на тему квантовая физика по физике необходима новая теория, в которую входили бы только величины, относящиеся к начальному и конечному стационарным состояниям атома.

Гейзенбергу удалось построить такую формальную схему, в которой вместо координат и скоростей электрона фигурировали некие абстрактные алгебраические величины - матрицы; связь матриц с наблюдаемыми величинами энергетическими уровнями интенсивностями квантовых переходов давалась простыми непротиворечивыми правилами.

Работа Гейзенберга была развита М. Так возникла матричная механика. Вскоре после появления уравнения Шрёдингера была реферат на тему квантовая физика по физике математическая эквивалентность волновой основанной на уравнении Шрёдингера и матричной механики.

Борн дал вероятностную интерпретацию волн де Бройля. Большую роль в создании квантовой механики сыграли работы Дирака, относящиеся к этому же времени.

Эта работа была продолжена и обобщена в трудах Бора и Гейзенберга. В течение короткого времени квантовая механика была с успехом применена к широкому кругу явлений.

VK
OK
MR
GP