Соотношение неопределенностей Гейзенберга

В 1927 г. немецкий физик-теоретик В. Гейзенбергсформулировал принцип неопределенности, заключающийся в принципиальной невозможности одновременно точно определить положение микрочастицы в пространстве и ее импульс:

Δp_x · Δ x ≥ h / 2π,

где Δp_x = m Δv_xx - неопределенность (ошибка в определении) импульса микрообъекта по координате х; Δx - неопределенность (ошибка в определении) положения микрообъекта по этой координате. Таким образом, чем точнее определена скорость, тем меньше известно о местоположении частицы, и наоборот. Поэтому для микрочастицы становится неприемлемым понятие о траектории движения, поскольку оно связано с конкретными координатами и импульсом частицы. Можно лишь говорить о вероятности обнаружить ее какой-то областях пространства. Произошел переход от "орбит движения" электронов, введенных Бором, к понятиюорбитали- области пространства, где вероятность пребывания электронов максимальна.

Гипотеза де Бройля

В 1924 г. Луи де Бройль (L. de Broglie) в своей диссертации “Исследования по теории квантов” предположил, что двойственнаякорпускулярно – волноваяприрода присуща не только свету, но ивсем материальным частицам. Соотношение

(15)

аналогичное уравнению (14), где p = mv– импульс частицы, определяет длину волны любой частицы, движущейся со скоростьюv. Волна, длина которой определяется уравнением (15), называетсяволной де Бройля.

Хотя в своих ранних работах Л. де Бройль рассматривал электроны, формула (15) справедлива для любых материальных тел.

Принцип неопределённости Гейзенбе́рга(илиГа́йзенберга) вквантовой механике— фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих квантовую систему физическихнаблюдаемых(см.физическая величина), описываемыхнекоммутирующимиоператорами(например,координатыи импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля).

Определение

Если имеется несколько (много) идентичных копий системы в данном состоянии, то измеренные значения координаты и импульса будут подчиняться определённому распределению вероятности— это фундаментальный постулат квантовой механики. Измеряя величинусреднеквадратического отклонениякоординаты и среднеквадратического отклоненияимпульса, мы найдем что:

,

где ħ—приведённая постоянная Планка.

Отметим, что это неравенство даёт несколько возможностей — состояние может быть таким, что может быть измерен с высокой точностью, но тогдабудет известен только приблизительно, или наоборотможет быть определён точно, в то время как— нет. Во всех же других состояниях и, имогут быть измерены с «разумной» (но не произвольно высокой) точностью.

14. Планетарная модель атома и ее недостатки. Постулаты Бора. Атом водорода по Бору. Правило частот Бора. Линейчатые спектры атомов.

Планетарная модель атома

Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома, согласно которой ядро находится в центре атома, а электроны вращаются вокруг ядра подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца. Заряды электронов уравновешиваются положительным зарядом ядра, и атом в целом остается электронейтральным.

Возникающая вследствие вращения электронов центробежная сила уравновешивается электростатическим притяжением электронов к противоположно заряженному ядру.

Опыты по рассеянию  α-частиц позволили не только установить существование атомного ядра, но и определить его заряд. Оказалось, что положительный заряд ядра атома численно равен порядковому номеру элемента в периодической системе.

Следовательно, порядковый номер элемента не просто регистрирует его положение в периодической системе, а является важнейшей константой элемента, выражающей положительный заряд ядра его атома. Из электронейтральности атома следует, что и количество вращающихся вокруг ядра электронов равно порядковому номеру элемента. Таков физический смысл порядкового номера элемента в Периодической системе элементов.