26Зарождение и развитие квантовых представлений в естествознании.

В начале XX века установили что законы механики не применимы к двум группам:

1. Процесс взаимодействия света с веществом

2. Процессы внутри атома.

В конце 19 века в физике возникла ситуация – Ультрафиолетовая катастрофа - Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела, полученное в эксперименте отличалось от теоритического.

В 1900 Макс Планк предложил что электромагнитная энергия может излучаться и поглащаться отдельными малыми порциями – квантами.

В 1905 Эйнштейн объяснил явление фотоэффекта ( вырывание электронов под действием света)__ свет поток отдельных частиц – квантов (фотонов)

Эффект Комптона ( рассеивание рентгеновских лучей под действием электронов.

В 1927 опыт Дервисона Джермера подтвердил гипотезу o том, что вещества наряду с корпускулярными имеют волновые свойства. ( дифракция электронов)

27Квантовая механика как пример статистической теории. Описание состояния и движения микрообъектов. Принцип суперпозиции квантовых состояний.

Основная величина для описания микрообъектов Ψ-функция; Ψ(x,y,z,t)

|Ψ²| имеет смысл плотности вероятности обнаружить микрообъект в данном месте пространства.

dv=dxdydz; dp=|Ψ²|dv; |Ψ²|=dp/dv

Для волновых функций справедлив принцип суперпозиции

Ψ=Ψ₁+Ψ₂ квант

|Ψ|²=|Ψ₁|²+|Ψ₂|² стат

Ψ=C₁Ψ₁+C₂Ψ₂

Поведение микрообъектов вероятностно.

Основной величиной, характеризующей состояние объекта является волновая функция Ψ(х, у, z, t)

Квантовая суперпозиция (когерентная суперпозиция) — это суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения, это суперпозиция альтернативных (взаимоисключающих) состояний.

28Принцип дополнительности и его применение к описанию динамики микрообъектов. Корпускулярно-волновой дуализм

Для полного описания квантово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих

( дополнительных) набора классических понятий, совокупность которых дает исчерпывающую информацию oб этих явлениях.

Корпускулярно-волновой дуализм. Электрон в одних экспериментах проявляет свойства волны, a в других свойства частицы. Корп. И волн. Свойства никогда не проявляются одновременно.

29Принцип неопределенности Гейзенберга как частное выражение принципа дополнительности.

Принцип неопределённости Гейзенберга-частное выражение принципа дополнительности, устанавливающее границы применимости в классической физике.

Невозможно измерить одновременно с одинаковой с одинаковой точностью дополнительные свойства микрообъекта.

Если y электрона есть орбита то мы рассматриваем его как частицу, если нет – то как волну.

30Основные представления о квантовой теории атомов и зонной теории кристаллов.

В центре атома положительно заряженное ядро, его окружают не электронные орбиты, а так называемые электронные облака. Это облака вероятности нахождения электронов. Их плотность определяется |Ψ²|. Совместимость возможных положений электронов в объёме атома называется орбиталью.

Энергия атома может принимать только определённый набор значений. Для каждого атома этот набор свой. Расстояние между соседними уравнениями энергии убывает по мере удаления электрона от ядра. Уровень с наименьшей Е называется основным, а остальные уровни возбуждёнными. Каждой Е соответствует ни одно, а несколько возможных состояний, отличающихся формой Ψ-функции. Только основное состояние с минимальной энергией является одиночным. Ему соответствует сферически симметричная волновая функция.

Следующему энергетическому состоянию Е₂ соответствует 2 различных пси-функции. Одна сферически симметричная, а другая электронное облако. Все эти возможные энерг. состояния заполняются по правилам.

Строение атомного кристалла

При образовании кристаллической решётки внешние электронные облака с соседних атомов перекрываются и находятся там.электроны становятся общими для всего кристалла.

О дному состоянию 2S должна соответствовать совместимость близкорасположенных состояний, каждое из которых может вмещать по 2 электрона. Эти состояния образуют так называемую энергетическую зону. Т.о. в кристалле образуется система разрешённых и запрещённых энергетических зон. Многие св-ва веществ определяются тем, как заполнена электронами последняя из непустых разрешённых зон