13.Предпосылки появления понятия «квант» в науке.

Основные предпосылки появления кванта восходят ещё к 16 веку, когда голландский натуралист Левенгук занялся усовершенствованием микроскопа. Используя его открытия, шотландский ботаник Р.Броун в 1827 году открыл движение пыльцевых зёрен в жидкости (позднее названное его именем). Исследуя пыльцу под микроскопом, он установил, что в растительном соке плавающие пыльцевые зёрна совершенно хаотически зигзагообразно во все стороны двигаются. Объяснить это было весьма затруднительно (объяснение природы броуновского движения было дано, лишь после открытия атома, Эйнштейном в 1904 году). Стоить сказать, что затруднительности не разрешила знаменитая планетарная модель Резерфорда, поскольку по ней обладающий центростремительным ускорением электрон, теряя энергию, переходит с одного уровня на другой, и быстро достигая ядра, в итоге падает на него. Это вызвало ещё больше вопросов. Эти затруднительности в своих трудах попытался преодолеть датский учёный Нильс Бор, результатом его трудов стало выдвижение 3 постулатов, из которых кардинальное значение для объяснения этих затруднительностей имеют первых два, уже значительно позже Вернер Гейзенберг сказал, что вопрос перехода электрона с одного уровня на другой является вопросом некорректным. Но ещё до появления планетарной модели атома, а именно в 1900 году было выдвинуто революционное предположение, что свет в абсолютно чёрном теле испускается квантами (экспериментальная формула объясняла ещё одну из затруднительностей: свечение абсолютно чёрного тела). Автором предположения, формулы, как и собственно родоначальником квантовой механики является Макс Планк.

14.Сложность строения атома и смысл волновой функции.

В конце 19в. эксперименты доказали сложное строение атомов и возможность их взаимного превращения. Дж. Томсон впервые предложил 1-ую модель атома («булка с изюмом»), согласно которому атом представляет собой положительно заряжённый электрическим зарядом шар, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны; суммарный заряд электронов равен положительному заряду шара, поэтому атом нейтрален. Однако это не подтвердилось экспериментом. Анализируя результаты опытов, Резерфорд предложил ядерную модель атома (планетарная): вокруг положительного ядра, имеющего положительный заряд, вращаются отрицательно заряженные электроны.

Попытки создать модель атома в классической физике не привели к успеху, а именно: модель Томсона была опровергнута опытами Резерфорда, планетарная же модель не смогла объяснить устойчивость атомов. Преодоление возникших трудностей требовало принципиально нового подхода. Ясность была внесена Н.Бором, который ввел 3 постулата: 1) в атоме существует особые стационарные состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состоянием атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по таким орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн. 2) Т.н. “правило частот”. Электроны в атоме перемещаются скачками из одной на другую, при этом поглощаю или отдавая квант энергии (из высших орбит на низшие – отдает, из низших на высшие – поглощает). 3) Правило квантования орбит: mvr_n=nħ

Шредингер создал волновую квантовую механику а именно: он взял уравнение колебания струны и приложил его к атому. Получится, что электрон может находиться в большей области пространства, но не вращаться, как на ниточке, и даже за пределами атома, а орбита его размыта и сам электрон похож на облако.

Матричная квантовая механика Гейзенберга: для атома не важно, как электрон перемещается, а только место его орбиты. Электронов между орбитами не бывает. Гейзенберг создал специальную матричную механику, описывающую поведение электрона в атоме.

Волновая функция ψ описывает вероятность нахождения электрона на данной орбите. Волновая функция – вероятность нахождения частицы в данной точке пространства в данный момент времени равна квадрату абсолютного значения волновой функции этого состояния. Туннельный эффект.