Вопрос 32. Принцип неопределённости Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности

Частным выражением принципа дополнительности явл принцип неопределенности Гейзенберга, устанавливающий границы применимости Кл физики.

Этот принцип подчеркивает, что невозможно измерить одновременно с одинаково высокой точностью дополнительные св-ва микрообъекта. Это не связано с несовершенством приборов, а является особенностью поведения микроб. Пользуясь соотношением неопред. можно решить, например, в каких пределах можно пользоваться Кл описанием микро частиц.

Пример: для того чтобы определить положение эл-на его нужно осветить. Положение можно определить с точностью до длины волны, использ света. Свет можно рассматривать как поток фотонов. Чтобы обнаружить эл-н фотон должен передать ему свой импульс.

Значение: описание живого на уровне целого(организм) и на уровне элементов(физико-химических процессов) , 2 способа познания : наука и религия, они отражают разные дополнительные , но не противоречивые стороны человеческого мира.

Вопрос 33. Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.

В центре атома маленькое положительно заряженное ядро.

Его окружают не электронные орбиты, а так называемые элетронные облака- это облака вероятности нахождения эл-на. Их плотность и форма описывается квадратом модуля волновой функции(можно найти как решение Ур-я Шрединберга).

Совокупность точек возможных положений электронов в объеме атома называется атомной орбиталью.

Энергия атома может принимать только определенный набор значений, для каждого атома он свой. По мере удаления эл от ядра разность между соседними уровнями энергии убывает. Уровень с наименьшей возможной энергией называется основным, а все остальные возбужденными. Каждой энергии соответствует не одно, а несколько возможных состояний, отличающихся конфигурацией пси-функции. Только основное состояние с минимальной энергией явл одиночным. Ему соответствует сферически симметричная волновая функция.

Следующему энергетическому состоянию Е2 соответствуют 2 различные пси-функции: одна сферич симметричная (2S), а другое эл облако(2Р) имеет гантелеобразную форму. Все эти возможные эл состояния заполняются э по определенным правилам. Электрон обладает спином.

Для частиц с полуцелым спином (фермионы) справедлив принцип запрета Паули:

«в одинаковом квантовом состоянии могут находиться не больше 2х э с противоположными направлениями спина.»

Поэтому, если э в атоме много, то они распределяются по разным энергетическим уровням последовательно заполняя возможные состояния, начиная с основного.

При образовании кристаллической решетки внешние электр облака соседних атомов перекрываются и находящиеся там э становятся общими для всего кристалла в целом. Если в кристалле N атомов, то например в состоянии 2S должно находиться N э, но по принципу Паули это невозможно, значит состоянию 2S атома должна соответствовать совокупность близкорасположенных состояний, каждое из которых может вмещать по 2 э. эти состояния образуют так называемую эн зону. Т. о. образуется система разрешенных и запрещенных зон. Зона –это не место, где находиться э, а энергия. Многие физич св-ва твердых тел определяются структурой их эн зоны, например: рассмотрим ТВ тела по их способности проводить эл ток. В соответствии с зонной теорией различия в электропроводности проводников, полупроводников и диэлектриков обусловлено неодинаковой шириной запрещенной зоны и различным заполнением самой высокой из эн зон, содержащих э.