Jak zjistit kvantovou fyziku

Kvantová fyzika (je to kvantová teorie nebo kvantová mechanika) - Jedná se o samostatný směr fyziky, který se zabývá popisem chování a interakce hmoty a energie na úrovni elementárních částic, fotonů a některých materiálů při velmi nízkých teplotách. Kvantové pole je definováno jako "akce" (nebo v některých úhlových hybnostech) částic, které jsou umístěny v rozsahu malé fyzikální konstanty, která se nazývá konstantní prkno.

Kroky

Metoda 1 z 8:

Trvalý Planck

jeden. Začněte se studiem fyzického pojetí konstantní tyče. V kvantové mechanici je konstantní prkno kvantem akce, označované jako H. Podobně pro interakce elementárních částic, kvantové Moment impulsu - Toto je snížené stálé tyče (trvalý popruh rozdělený 2 π) je indikován jako ħ a volal "H s funkcí". Hodnota konstantního prkna je extrémně málo, kombinuje okamžiky impulsu a označení akcí, které mají obecnější matematický koncept. název kvantová mechanika To znamená, že některé fyzikální veličiny, jako je okamžik impulsu, se mohou změnit pouze oddělený, a ne nepřetržité (cm. Analogová) metoda.

Například okamžik pulsu elektronu, vázaný na atom nebo molekulu, kvantové a může přijímat pouze hodnoty násobku výše uvedeného stálého prkna. Tato kvantizace zvyšuje elektronový orbitální na řadě celého primárního kvantového čísla. Naproti tomu okamžik impulsu nesouvisejících elektronů, které jsou blízko, není kvantifikován. Permanent Planck se také používá v kvantové teorii světla, kde světelný kvantum je foton, a záležitost interaguje s energií přechodem elektronů mezi atomy nebo "kvantový skok" přidruženým elektronem.
Jednotky konstantního prkna lze také považovat za okamžik energie. Například v oblasti předmětu elementární fyziky částic jsou virtuální částice reprezentovány jako hmotnost částic, které spontánně vznikají z vakua ve velmi malé oblasti a hrají roli v jejich interakci. Limit života těchto virtuálních částic je energie (hmotnost) každé částice. Kvantová mechanika má velkou oblastí, ale v každé matematické části je konstantní prkno.

Obrázek s názvem Rozpoznat kvantová fyzika Krok 2

2. Další informace o těžkých částic. Těžké částice přechází od klasického k kvantovému přechodu. I když volný elektron, který má některé kvantové vlastnosti (jako je rotace), jako nevázaný elektron, přiblíží se k atomu a zpomaluje (možná v důsledku emitujících fotonů), pohybuje se od klasického k kvantovým chováním, od jeho energie je snížena pod ionizací energie. Elektron se váže na atom a jeho moment impulsu vzhledem k atomovému jádru je omezen na kvantovou hodnotu oběhy, kterou může zabírat. Tento přechod je náhlý. Může být porovnán s mechanickým systémem, který mění jeho stav z nestabilního státu, nebo jeho chování se liší s jednoduchým chaotickým, nebo může být dokonce porovnána s raketovou lodí, která zpomaluje a vychází pod rychlost separace a zaujímá oběžnou dráhu nějaká hvězda nebo jiný nebeský objekt. Na rozdíl od nich, fotony (které jsou beztíže) takový přechod není proveden: prostě překračují prostor beze změny, dokud nebudou komunikovat s jinými částicemi a nezmizí. Pokud se podíváte na noční oblohu, fotony z některých hvězd bez změny vloženého dlouhého světla let, pak interagovat s elektronem v molekule vaší sítnice, vyzařující energii, a pak mizející.

Metoda 2 z 8:

Inovativní nápady

jeden. Zůstaňte aktuální s inovacemi v kvantové teorii. Musíte je dobře znát, mezi nimi jsou například:

Kvantové pole se řídí pravidly, která se mírně liší od toho, co se setkáváme každý den.
Akce (moment impulsu) není kontinuální, sestává se z malých jednotlivých prvků.
Elementární částice se chovají jak jako částice, tak jako vlny.
Pohyb určité částice je inherentně náhodně a může být předpovězeno pouze pomocí teorie pravděpodobnosti.
Fyzicky je nemožné měřit polohu a částicový puls s přesností trvalého pruhu. Přesněji měří jednu hodnotu, menší přesnost bude v měření jiného.

Metoda 3 z 8:

Dualismus částice a vlny

jeden. Prozkoumejte koncept dualismu částic a vln. Tento postulát uvádí, že veškerá záležitost má vlastnosti částic a vln. Tento dualismus je hlavní koncept kvantové mechaniky, není schopný klasický koncept o "částic" a "vlnách" úplného popisu chování kvantových částic.

Pro plný objem znalostí dualismu záležitosti je nutné vědět o účinku konkuponu, fotovoltaického účinku, de broglie vlnové délky a prkno vzorce pro černá těla. Všechny tyto účinky a teorie dokazují dualismus povahy hmoty.
Vědci byli prováděni mnoho experimentů se světlem, což dokazuje, že světlo se může chovat a jako částice, a jako vlna ... v 1901, Max Planck publikoval výzkum, který se podařilo reprodukovat pozorované spektrum světla emitovaného světelným předmětem. Chcete-li tuto studii dokončit, bar musel udělat zaměřený Matematický předpoklad kvantovaných oscilátorů (atomy černého těla), které prázdné záření. Později Einstein navrhl, že se jedná o samotný elektromagnetický záření, který je přeměněn na fotony.

Metoda 4 z 8:

nejistota

jeden. Prozkoumejte principy nejistoty. Tento princip tvrdí, že některé páry fyzikálních vlastností, jako například poloha a impuls, nemohou být ve stejnou dobu známy s vysokým stupněm přesnosti. V kvantové fyzice je částice popsána jako skupina vln, což vede k tomuto fenoménu. Zvažte měření polohy částic. Může být kdekoli. Balení vlny částic má nenulovou amplitudu, což znamená, že poloha jeho neurčitého - může být téměř kdekoli v rámci šíření vlny. Pro přesné měření polohy musí být tato vlnová skupina co nejvíce "stlačená", což znamená, že musí být složen ze zvýšeného množství sinusoidu složeného dohromady. Puls částic je úměrný vlnovému počtu jednoho z těchto vln, ale může to být některý z nich. Takže přesnější měření polohy - kombinací více vln - znamená, že měření pulsu se stává méně přesným (a naopak).

Metoda 5 z 8:

Funkce vlny

jeden. Další informace o vlnových funkcích. Funkce funkce vlny nebo vlny je matematický nástroj v kvantové mechanici, který popisuje kvantový stav systému částic nebo částic. Často se používá jako vlastnost částic spojené s jejich korpusculární vlně dualismus, který je označen ψ (poloha, čas), kde | ψ | Stejně tak pravděpodobnost nalezení objektu v určité pozici v určitém čase.

Například v atomu s jedním elektronem, jako je vodík nebo ionizovaný helium, funkce vln elektronů obsahuje úplný popis chování elektronu. To může být rozloženo na řadu atomových orbitálů, které tvoří základ pro možné funkce vln. Pro atom, který má více než jeden elektron (nebo jakýkoli systém s množstvím částic), základní prostor se skládá z možných konfigurací všech elektronů a funkce vlny popisuje pravděpodobnost těchto konfigurací.
Při řešení domácích úkolů s účastí funkce vlny je povinná být dobrá znalost komplexních čísel. Dalším předpokladem je matematika lineární algebry, Eulerova vzorce z komplexní analýzy a označení DIRAC podprsenky a ket.

Metoda 6 z 8:

Schrödingerova rovnice

jeden. Demontáž Schrödingerovy rovnice. Tato rovnice popisuje, jak kvantový stav fyzického systému se mění časem. Je to zásadní v kvantové mechanice, jako Newtonovy zákony v klasické mechanice. Řešení Schrödingerovy rovnice popisuje nejen molekulární, atomové a subatomické systémy, ale také makro systém, možná i celý vesmír.

Celková forma Schrödingerovy rovnice závisí včas a dává popis vývoje systému v průběhu času.
Pro stacionární systém je aplikován Schrödingerova rovnice, která nezávisí včas. Přibližná řešení nezávisí včas. Schrödingerovy rovnice se obvykle používají k výpočtu energetických hladin a dalších vlastností atomů a molekul.

Metoda 7 z 8:

Kvantová superpozice

jeden. Demontujte kvantovou superpozici. Odkazuje na kvantové mechanické vlastnosti řešení Schrödingerovy rovnice. Vzhledem k tomu, že Schrödingerova rovnice je lineární, bude také řešena libovolná lineární kombinace roztoků určité rovnice. Tento matematický majetek všech lineárních rovnic je známý jako princip superpozice. V kvantové mechanici jsou taková řešení často ortogonální například, například hladiny energie elektronu. Tímto způsobem se ukáže, že Energie překrytí je řízena na nulu a průměrná hodnota prohlášení (jakýkoli stav superpozice) je průměrným prohlášením provozovatele v jednotlivém státě, vynásobené podílem stavu superpozice, t "v", který je.

Metoda 8 z 8:

Ignorování klasické malby

jeden. Obrátme se na pojmy klasické fyziky. V kvantové mechanici je dráha částic plně idealizována jiným způsobem a stará kvantová teorie představuje pouze model hračky pro pochopení atomové hypotézy.

V km, cesta částic je prezentována, jako by projde sadou cest, v klasické mechanice, cesta částic je určena svou trajektorií, ale existuje mnoho způsobů, jak mít spoustu cest, pro které tato částice může cestovat. Tato pravda je skryta ve dvouhlavém experimentu, ve kterém elektron vede jako korpuskulární vlna dualismus, a tato myšlenka je plně vysvětlena integrovanou cestou Feynmana.
V km normalizační konstanty, je velmi důležité, protože určuje možnost nalezení částice rovné jedné a CM také potvrzuje princip superpozice.
Chcete-li pochopit nejvyšší úroveň km, musíte plně ignorovat model hračky (model BOR). Důvod je jednoduchý - nemůžete určit přesnou cestu elektronu na různých orbitálních úrovních.
Pokud klasický limit H usiluje o nulu, výsledky km se stávají nejblíže klasické mechanice.
Klasické výsledky lze získat pomocí průměrné hodnoty a nejlepším příkladem je EHRENTHEST THEOREM. Zobrazí se pomocí operační metody.

Tipy

Rozhodněte se numerické úkoly z průběhu fyziky střední školy jako praxe pro práci vyžadující matematické řešení v kvantové fyzice.
Některé povinné podmínky pro kvantovou fyziku zahrnují klasickou mechanici, funkci Hamilton a různé vlastnosti vln, jako je interference, difrakce a t.D. Obraťte se na učebnice nebo zeptejte se učitele fyziky. Je nutné dosáhnout jasného pochopení fyziky vysokoškolského vzdělávání a jeho povinných podmínek. Budete potřebovat trochu, abyste se naučili matematiku úrovně vysoké školy. Chcete-li vytvořit schéma (plán učení), viz obsah Schaums nastínil.
Existuje řada online přednášek na kvantové mechanice na YouTube. Podívat se na http: // Youtube.COM / Education?Kategorie = univerzita / Science / Fyzika / Quantum% 20Mechanika .