Дәріс сабақтардың тезистері

Тақырып №1. Кіріспе.

1. Кванттық механиканың физикалық сілтемелері.

2. Шағылудың атомдық спектрлері.

3. Зат пен электромагниттік шағылудың теңелуі.

Кванттық механиканың физикалық сілтемелері. Шағылудың атомдық спектрлері.

XIX ғасырдың соңында алынған эксперименттік мәліметтерге сәйкес алынған атомның спектралдық сызықтарының жиіліктері мынаған тең

мұндағы T(n)- бүтін сан функциясы (спектралды терм), n=1,2,3,... . Бұл қатынас В. Ритцтің (W. Ritz) комбинациялық принципін көрсетеді. Дербес жағдайда, сутегі атомының сәулелену спектрі үшін Бальмер (J. Balmer) 1885 жылы қарапайым формуланы тапты

мұндағы R – Ридберг тұрақтысы (J. Rydberg). Классикалық теорияда зарядталған бөлшектің периодты қозғалысы үшін сәулелену жиілігі қысқа:

τ - период. Сонымен, бұл теория комбинациялық принципті түсіндіре алмайды.

Зат пен электромагниттік шағылудың теңелуі

T температурасына дейін қыздырылған тұйық түтікті қарастырайық. Оның ішінде теңескен электромагниттік сәулелену бар: атоммен шағылған және жұтылған түтік қабырғасының заттары энергияның бірлік уақытында тең болады. Теңескен сәулелену энергиясының спектралды тығыздығы - жиілік пен температураның әмбебап функциялары. Классикалық теориядан Рэлей (J. Rayleigh) заңы шығады: яғни, толық тығыздық (көлемнің бірлігіндегі энергия)

,

Бұл экспериментке қайшы келудегі теңесудің мүшелігі еместігін білдіреді. 1900 ж. Планк (M. Planck) сәулелену мен зат арасындағы теңесуді қалыптастыратын механизмді талдай отырып, квантталудың негізгі гипотезасын қозғады: зат сәулелену энергиясын сәулелену жиілігіне пропорционал порциялармен шығарады. Пропорционалдық коэффициенті – механикалық әрекеттің өлшемділігіне ие h- универсал тұрақтысы. Осциллятор атом түріндегі заттардың қарапайым үлгісі жиілік ω осцилляторының E энергиясы мына заң бойынша квантталуын білдіреді

Бұл жерде Планк тұрақтысы енгізілген ( Планк циклдік жиіліктің ω орнына сызықтық жиілікті қолданған, сонда ). Кванттау гипотезасын қолданып, Планк теңескен сәулелену энергиясының спектралдық тығыздығы үшін келесі формуланы алды:

мұндағы c жарық жылдамдығы мен k_B Больцман (L. Boltzmann) тұрақтысы классикалық физикадан белгілі. Планк формуласы Планк тұрақтысын анықтайтын экспериментпен жақсы келеді:

Әдебиеттер: негізгі [1-12], қосымша [1-5].

Тақырып №2. Фотоэффект. Комптон эффектісі. Электронның толқындық құрылымы.

1. Фотоэффект.

2. Комптон эффектісі.

3. Электронның толқындық құрылымы.

Фотоэффект

Планк атомды осциллятордың кванттық қасиеттерін тапты. 1905 ж. А. Эйнштейн (A. Einstein) Планк гипотезасын дамыта отырып, 2-ші қадам жасады: электромагниттік сәулеленуден кейін фотон деп аталатын бөлшек жеке кванттардан құралған ω жиілігінің сәулеленуіне жауап беретін фотон энергиясын шығарады:

Эйнштейн гипотезасы 1887 жылы Герц (H. Hertz) ашқан фотоэффектіні талдау кезінде пайда болды. Эйнштейннің пікірінше фотоэффект құбылысы кезінде әрбір электрон жеке әрбір фотонның әсерінен бөлініп шығады. Яғни, әрбір фотоэлектрон тек бір фотон энергиясын жұта алады. Сөйтіп жұтылған фотон энергиясы фотоэлектронды металл бетінен бөліп шығаратын шығу жұмысына және оның кинетикалық энергиясына айналады. Олай болса, Эйнштейн теңдеуі мына түрде жазылады.

.