- •Квантовая оптика.
- •1/Тепловое излучение.
- •2/Фотоэффект.
- •3/Эксперименты, подтверждающие квантовые св-ва света.
- •4/Масса и импульс фотонов. Давление света.
- •5/Эффект Комптона.
- •6/Единство корпускулярных и волновых св-в электромагнитного излучения.
- •Элементы атомной физики и квантовой механики.
- •7/Модели атома Томпсона и Резерфорда.
- •8/Линейчатый спектр атома.
- •9/Гипотеза де Бролля.
- •10/Соотношение неопределенности Гейзенберга.
- •11/Волновая ф-я. Вероятность нахождения микрочастицы. Нормировка волн ф-ции.
- •12/Общее ур-ние Шредингера.
12/Общее ур-ние Шредингера.
Сама волновая ф-ция физ смысла не имеет.
Имеет смысл только
определяющая
вероятность нахождения частицы в данной
области пр-ва. Зная
можно
определить: 1) вер-ть нахождения частицы
в данной обл пр-ва. (2) Среднее значение
любой физ величины. Поэтому основной
задачей квантовой механики явл нахождение
вида волновой ф-ции и определение
физических следствии при разных условиях.
Для решения этой задачи служит волновое
ур-ние которое написал Ш. Требования к
уравнению: 1) Это ур-ние должно включать
в себя мировые константы (2) должно быть
пригодным для решения любых задач. (3) В
него должны входить
и
но
без конкретизации их числовых значении.
(4) Силовые поля должны быть записаны в
общем виде. (5) Должны вытекать следствия
подтверждающие эксперимент. (6)Быть
волновым и записано для волновой ф-ции
(7) Линейным и однородным, чтобы выполняли
принцип суперпоз. волновой ф-ции.
,
где
-
волновая ф-ция описывающая состояние
системы и зависящая от координаты и
времени. Оператор Лапласа
,
-
масса частицы,
силовая
ф-ция описывающая поле в котором движется
частица.
Если
зависит
от
то
называется потенциальной. Ур-ние Ш
нельзя вывести но к нему можно прийти.
Согласно гипотезе Бролля волновая ф-ция
описывающая движение частицы с пост
скор (
)
имеет вид
;
,
тогда
.
Дифференцируем 1 раз по
-
или
.
2 раза по
-
или
.
Получим 2 дифференциальных ур-ния : 1-е
отражает движение частицы с постоянной
скоростью а 2-е -//- с постоянным импульсом.
В классической механике:
.
Если свободно движется частица
.
выражаем
из
получаем
;
Из
выразили
.
В итоге получили:![]()
проделанное не явл выводом.
В ур-ний Ш в неявном виде заложена
двойственная корпускулярно-волновая
природа в-ва, с одной стороны это волновое
ур-ние написанное для волновой ф-ции.
Согласно статистической интерпретации
– частица состоянии которой описывает
волновая ф-ция
-
не локализована в пр-ве, т.е она может
находиться где угодно с разной вер-тью,
казалось бы что этот факт надо учитывать
при написании потенциальной ф-ции
,
однако в ур-нии Ш
принимается
в классич виде, т.е берется как ф-ция
локализованной частицы. Ур-ние Ш
сформулировано для волновой ф-ции и для
того чтобы она удовлетворяла ур-нию на
нее накладывают условия: 1) должна быть
линейной относительно всех возможных
решений ур Ш (2)
должна быть линейным (3)
ф-ция и все ее первые производные должны
быть конечны, однозначны и не прерывны.
(4)
должна
быть интегрируема, т.е интеграл должен
сходиться.
Если волновая ф-ция удовлетворяет эти
требованиям то ур Ш может быть решено
если : 1) известен явный вид ф-ции
(2) известна волновая ф-ция в начальный
момент времени (3) Известно значение
волновой ф-ции в граничных точках
,
тогда ур-ние Ш решено и найдена
ф-я.
Ур-я Ш для стационарных состоянии.
Стационарное состояние это такое
состояние системы при котором все физ
величины не зависят от времени. Сама
ф-ция
не явл наблюдаемой величиной, поэтому
она может зависеть от времени но
не может. В стац состоянии волновую
ф-цию можно представить в виде произведения
2-х ф-ции одна зависит от координат а
другая от времени.
.
Ур-ние Ш
,
;
,
- левая часть зависит от координаты а
правая от времени. Это возможно
когда
левая и правая части ур-ния
,
тогда получим
,
-
ф-ция
зависит от координаты.
диф ур-ние.
,
,
;
.
Т.о в стационарном состоянии полная
волновая ф-ция зависит от
и
может быть представлена
,
то
явл измеряемой физ величиной не зависящей
от времени.
-
не зависит от времени. Ш показал что
ур-ние полностью решает проблему
квантования поэтому под
надо
понимать полную энергию частицы в
стационарном состоянии. Решая ур-ние Ш
мы находим собственные волновые ф-ции
но решение ур-ния Ш может быть только
при определенных значениях
.
От вида потенциальной ф-ции
зависит
при каких значениях
решение
ур-ния Ш существует. Эти избранные
значения энергии
соответствуют ф-иям
составляющих
дискретный энергетический спектр
частицы.
