- •3.Опыты по рассеиванию -частиц: схема опыта, сущность и особенности эксперимента, значение.
- •8. Обобщённая формула Бальмера: формула, физический смысл.
- •11) Первый постулат Бо8/ра (постулат о стационарных состояниях): формулировка, диаграмма энергетических уровней.
- •12.Второй постулат Бора (условие частот): формулировка, формула, диаграмма энергетических уровней.
- •14. Доказательство дискретности значений энергии атома: опыт Франка и Герца.
- •15. Значение и недостатки теории Бора.
- •16. Предпосылки создания гипотезы Луи де Бройля.
- •17. Физическая сущность и формулировка гипотезы де Бройля.
- •18. Записать и пояснить физический смысл волновой функции.
- •19. Вывести выражение, определяющее длину волны де Бройля – д.
- •20. Как де Бройль обосновал правило квантования момента импульса в третьем постулате Бора?
- •21. Найдите зависимость длины волны электрона от ускоряющего напряжения электрического поля, в котором он находится.
- •22. Физические основы явления дифракции электронов в опытах к. Дэвиссона и л.Джермера (схема установки, выводы).
- •23. Анализ графика зависимости количества отражающихся от монокристалла электронов от их скорости движения.
- •24. Сравнительный анализ электронограммы в опытах по дифракции электронов с дифракционной картиной рентгеновских лучей.
- •25. Запись и анализ формулы для определения длины волны в опытах к. Дэвиссона и л.Джермера.
- •26. Применение дифракции частиц в медицине, фармации, технических приборах.
- •27.Устройство и принцип действия магнитной линзы
- •28.Устройство и принцип действия растрового электронного микроскопа.
- •29. Благодаря чему разрешающая способность электронного микроскопа выше, чем у оптического?
- •30. Как проявляются волновые свойства атомов и ионов?
- •31. Статистическая интерпретация волн де Бройля.
- •36.С оотношения неопределённостей
- •37. Физический смысл соотношений неопределённостей.
- •38. Какой смысл имеют величины, входящие в формулу е t h
- •40. Какое состояние называют стационарным, квазистационарным?
- •41. Как можно измерить среднее время жизни квазистационарного состояния атома?
- •42. Получите основное уравнение квантовой механики (уравнение Шрёдингера) для стационарных состояний?
- •47. Объясните, почему энергетический спектр для прямоугольной потенциальной ямы дискретен, я число уровней конечно.
- •49. Сравните поведение классической и квантово-механической частиц в потенциальной яме.
- •53. Перечислите основные положения, используемые при вычислении спектра гармонического осциллятора методом Шрёдингера
40. Какое состояние называют стационарным, квазистационарным?
В квантовой физике стационарным состоянием атома называют состояние, при котором оно имеет постоянную энергию.
Квазистационарное-состояние неустойчивого равновесия физ. макроскопич. системы, в к-ром система может находиться длит. время, не переходя в более устойчивое (при данных условиях) состояние (фазу).
41. Как можно измерить среднее время жизни квазистационарного состояния атома?
Так, для волнового пакета шириной Dx~1/Dk величина Dt соответствует времени его прохождения через заданную точку Dt ~ Dx/vгр~1/Dw (где vrp=дw/дk - групповая скорость пакета, а Dw - характерный разброс частот). Для квазистационарного состояния (см. ниже) в качестве Dt выступает его время жизни t
Для высоковозбуждённых квазистационарных состояний n~DE/2ph, где DE - расстояние между квазистационарными уровнями. Ввиду малости D для широких и высоких барьеров время жизни частицы внутри ямы (t=1/w) оказывается значительно большим периода колебании внутри ямы.
42. Получите основное уравнение квантовой механики (уравнение Шрёдингера) для стационарных состояний?
В квантовой теории микрочастица обладает полной и потенциальной энергией:
43. Получите основное уравнение квантовой механики (уравнение Шрёдингера) зависящее от времени? Пусть волновая функция задана в N-мерном пространстве, тогда в каждой точке с координатами , в определенный момент времени t она будет иметь вид . В таком случае уравнение Шрёдингера запишется в виде:
где , — постоянная Планка; — масса частицы, — внешняя по отношению к частице потенциальная энергия в точке , —оператор Лапласа (или лапласиан), эквивалентен квадрату оператора набла и в n-мерной системе координат имеет вид:
44. Каким условиям должны удовлетворять волновые функции?
Волновая функция – некоторая функция, которая связывает промежутки времени и расстояние при распространении волны. Характеризует волновое поле электрона в каждый момент времени. Данная функция используется в теоретических положениях, но сама по себе никакого значения не несет, а смысл приобретает квадрат модуля этой функции.
Чтобы волновая функция являлась объективной характеристикой состояния микро частиц, она должна удовлетворять ряду ограничительных условий. Функция Y, харак теризующая вероятность обнаружения действия микрочастицы в элементе объема, должна быть конечной (вероятность не может быть больше единицы), однозначной (вероятность не может быть неоднозначной величиной) и непрерывной (вероятность не может изменяться скачком). Волновая функция удовлетворяет принципу суперпозиции: если система может нахо диться в различных состояниях, описываемых волновыми функциями Y1, Y2,..., Yn,... то она также может находиться в состоянии Y, описываемом линейной комбинацией этих функций:
где Сn (n=1, 2, ...)—произвольные, вообще говоря, комплексные числа. Сложение волновых функций (амплитуд вероятностей), а не вероятностей(определяемых квад ратами модулей волновых функций) принципиально отличает квантовую теорию от классической статистической теории, в которой для независимых событий справедлива теорема сложения вероятностей. Волновая функция Y, являясь основной характеристикой состояния микрообъектов, позволяет в квантовой механике вычислять средние значения физических величин, характеризующих данный микрообъект.
45. Нарисуйте график f - функции частицы в прямоугольной потенциальной яме, для случая Е > 0 и для случая Е < 0.
Энергия частицы Е есть сумма её кинетической энергии Т > 0 и потенциальной U (может быть как положительной, так и отрицательной). Если частица находится внутри ямы, то её кинетическая энергия Т1 меньше глубины ямы U0, энергия частицыЕ1 = Т1 + U1 = Т1 - U0 < 0 и частица не может покинуть яму (находится в связанном состоянии). Она двигается в ней с кинетической энергией Т1, отражаясь от стенок. Если частица находится на дне ямы, то её кинетическая энергия Т2 = 0 и Е2 = -U0 < 0 (частица лежит на дне ямы). Это положение частицы наиболее устойчиво. Если частица вне ямы имела кинетическую энергию Т3 то она беспрепятственно пересекает яму, преодолевая её с возросшей кинетической энергией Т3 + U0.
46. Перечислите основные положения, используемые для получения энергетического спектра частицы в прямоугольной потенциальной яме.
Энергетический спектр частицы в прямоугольной потенциальной яме схематически показан на рис. 1.3. Целое положительное число n, определяющее значение энергии частицы, называется квантовым числом. Необходимо отметить, что минимальная из возможных значений энергия частицы Е1 (n = 1) отлична от нуля. Этот результат вытекает также и из принципа неопределенностей Гейзенберга. Действительно, если бы микрочастица находилась в состоянии покоя, то она одновременно обладала бы определенными значениями координаты (x = const) и импульса p = 0, что противоречит соотношениям неопределенностей Гейзенберга.
Значения полной энергии микрочастицы En, для которых уравнение Шредингера имеет решения, называются собственными значениями энергии.
Оценим расстояние между соседними уровнями энергии для различных значений массы частицы m и ширины потенциальной ямы L. Разность энергий двух соседних уровней при n >> 1