Квантова електроніка

Related posts:

1. “Стара” квантова теорія Народженням квантової механіки вважається момент введення постійної Планка h (грудень 1900), за допомогою якої Планк отримав вираз, правильно описує спектр теплового випромінювання абсолютно чорного тела24 як для низьких, так і для високих частот. З цього починається “стара квантова теорія”, що складалася в тому, що фізикам вдавалося за допомогою постійної Планка h отримувати вирази, правильно описують […]...
2. Квантова оптика Відповідно до основних положень квантової теорії Планка і Ейнштейна, випромінювання, і, зокрема, видиме світло володіє корпускулярними властивостями. Очевидно, що за певних умов ці властивості повинні проявлятися в оптичних експериментах. Клас оптичних явищ, для пояснення яких слід залучати уявлення про кванти енергії випромінювання та їх носіях – фотонах, отримав назву явищ квантової оптики. Такі явища пов’язані, […]...
3. Вимушене випромінювання атомів Квантова теорія рівноважного випромінювання. У 1916 р Ейнштейн з позиції квантової теорії теоретично розглянув проблему рівноважного випромінювання (див. Розділ 1.1), коли при деякій температурі речовина знаходиться в термодинамічній рівновазі з випромінюванням, що заповнює об’єм деякої порожнини. Викладаючи основні положення теорії Ейнштейна, введемо в фізичну модель такого процесу ряд припущень, які не змінюючи спільності висновків, дозволять […]...
4. Квантова електродинаміка “Квантова електродинаміка (КЕД), безперечно, є найбільш точною з коли-небудь створених теорій, що описують природні явища, – пише фізик Брайан Грін. – За допомогою квантової електродинаміки фізики змогли підтвердити роль фотонів як “найменших можливих згустків світла” і описати їх взаємодія з електрично зарядженими частинками в рамках математично закінченою моделі, що дозволяє отримувати переконливі передбачення “. (Цит. […]...
5. Основні уявлення квантової механіки Виявлення корпускулярних властивостей світла і хвильових властивостей частинок послужило поштовхом до розробки нової фізичної теорії, названої квантовою механікою. Виявилося, що детермінізм, притаманний класичної фізики, у квантовій механіці повністю відсутня. Кантова механіка – імовірнісна теорія. При описі руху частки квантова механіка використовує не її координати, а ймовірності виявити частинку в тій чи іншій галузі. Це і […]...
6. Що таке квант Квантом прийнято називати елементарну (неподільну) порцію будь-якої енергії. Якщо поняття “квант” використовується в електроніці, то їм позначають елементарну порцію енергії магнітного, електричного або електромагнітного поля. Також поняття “квант” дуже часто використовується в оптоелектроніці. В цьому випадку квант світла ототожнюють з фотоном. Саме поняття кванта засноване на принципах квантової фізики, які визначають, що деякі фізичні величини […]...
7. Сучасна квантова механіка Квантова механіка – найважчий для розуміння розділ фізики. І ця трудність пов’язана, в першу чергу, не з використанням складної математики, а з тим, що тут використовуються більш складні і менш наочні поняття. Їх можна визначити тільки в рамках теоретичної фізики, тобто описаного вище модельного теоретико-операціонального підходу. У різних розділах фізики йдеться про різні процесах і […]...
8. Атомізм, механіцизм, квантова теорія будови речовини Положення про будову речовини знаходять яскраве вираження в боротьбі двох систем: дискретності (переривчастості) – корпускулярна концепція, і континуальності (безперервності) – континуальної методика. З ними безпосередньо пов’язані теорії взаємодії матеріальних предметів, які реалізувалися як спосіб дальнодействия (передача елементів без фізичної середовища) і механізм близкодействия (переміщення від точки до точки). Концепція переривчастості була розроблена і представлена ​​І. […]...
9. Елементарні частинки і релятивістська квантова механіка Першою елементарною частинкою (ЕЧ) став електрон – носій негативного електрики в атомах, що володіє мінімальною спостережуваної величиною заряду. Він був відкритий англійським фізиком Дж. Дж. Томсоном в 1897 р У 1919 р англійський фізик Е. Резерфорд виявив серед частинок, вибитих з атомних ядер, протони – частки з позитивним зарядом тієї ж величини, що і у […]...
10. Релятивістська квантова механіка У 1927 р англійський фізик Поль Дірак звернув увагу на те, що для опису руху відкритих на той час мікрочастинок (електрона, протона і фотона), т. К. Вони рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла, потрібно застосування спеціальної теорії відносності. П. Дірак склав рівняння, яке описувало рух електрона з урахуванням законів і квантової механіки, і теорії […]...
11. Теплові властивості кристалів Кристал являє собою систему впорядковано розташованих атомів, що володіють певними масами; між атомами діють сили тяжіння і відштовхування, що врівноважують один одного за певних рівноважних відстанях між атомами. При відхиленні атома з положення рівноваги виникає повертає сила, протилежна зміщення, величина якої залежить від типу атома, його оточення та напрямки зміщення в кристалі. Відповідно до класичної […]...
12. Закон випромінювання абсолютно чорного тіла “Квантова механіка чарівна”, – пише фахівець з квантової теорії Деніель Грінбергер. Квантова механіка, згідно з якою речовина має властивості як хвилі, так і частинки, народилася після новаторських робіт по випромінюванню нагрітих об’єктів. Уявіть спіраль електронагрівача, яка стає спочатку коричневою, а потім, нагріваючись, – червоною. Закон випромінювання абсолютно чорного тіла (АЧТ), запропонований німецьким фізиком Максом Планком […]...
13. Рентгенівські спектри Оптичні спектри виникають при переходах слабше всього пов’язаного з ядром оптичного електрона зі збудженого стану в основний. Збудження атомів може відбуватися за рахунок зіткнень між атомами, зіткнень атомів з електронами або за рахунок поглинання фотонів. При поглинанні атомом порції енергії, достатньої для виривання (або збудження) одного з внутрішніх електронів, випускається характеристичне рентгенівське випромінювання. Відповідна порція […]...
14. Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
15. Моль. Постійна Авогадро. Кількість речовини Моль – кількість речовини, маса якого, виражена в грамах, чисельно дорівнює відносній атомній (молекулярної) масі. Моль – одиниця кількості речовини в СІ (одна з основних одиниць СІ). В 1 молі міститься стільки молекул (атомів або інших часток речовини), скільки атомів міститься в 0,012 кг нукліда вуглецю 12С з атомною масою 12. З цього визначення випливає, […]...
16. Що таке лазер Лазер (оптичний квантовий генератор) – видатне досягнення фізики XX століття. Унікальні властивості лазерного променя знаходять застосування в найрізноманітніших сферах – від потужних промислових агрегатів до дрібної побутової техніки. Слово laser утворено першими літерами фрази Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Дослівний переклад такий: “посилення світла за допомогою вимушеної емісії випромінювання”. У російській мові використовується […]...
17. Поглинання світла При проходженні електромагнітних хвиль через речовину частина енергії хвилі витрачається на збудження коливань електронів в атомах і молекулах. В ідеальній однорідному середовищі періодично коливаються диполі випромінюють когерентні вторинні електромагнітні хвилі тієї ж частоти і при цьому повністю віддають поглинену частку енергії. Відповідний розрахунок дає, що в результаті інтерференції вторинні хвилі повністю гасять один одного у […]...
18. Що таке фотони У результаті дослідження явищ, пов’язаних із взаємодією світла і речовини (теплове випромінювання і фотоефект), фізики прийшли до висновку, що світло складається з окремих порцій енергії – фотонів. Випромінювання світла, його поширення та поглинання відбувається строго цими порціями. Фотони мають енергією і імпульсом і можуть обмінюватися ними з частками речовини (скажімо, з електронами або атомами). Як […]...
19. Теорія броунівського руху Теорія броунівського руху була побудована в 1905-1906 рр. німецьким вченим Ейнштейном і польським вченим Маріаном Смолуховським (1872-1917), підтверджена експериментально в 1908 р французьким ученим Жаном Перреном (1870-1942). Вивчення броунівського руху дозволило зробити наступні висновки. 1. Причиною броунівського руху частинок є рух молекул середовища, в якій ці частинки знаходяться. У кожний момент часу з броунівський частинкою […]...
20. Парадокс Ейнштейна-Подольського-Розена Квантова зчепленість відноситься до тісної взаємозалежності квантових частинок – наприклад, пари електронів або пари протонів: деякі зміни стану однієї з них негайно відбиваються на інший, і не важливо, на якій відстані знаходяться частинки. Це настільки суперечить здоровому глузду, що Ейнштейн назвав квантову зчепленість “кошмарним дальнодействием”. Він вважав, що вона демонструє дефект квантової теорії і, особливо, […]...
21. Лазер, принцип дії лазера Лазер – це пристрій, який перетворює різні види енергії (електричну, світлову, теплову, хімічну та інші) в енергію когерентного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. У простих джерелах світла (нагріті тіла, лампи розжарювання та інші) атоми отримують енергію за рахунок збудження валентних електронів, які знаходяться на зовнішніх електронних оболонках. Перейшовши в збуджений стан, електрон атома приблизно через 10-8-10-7 […]...
22. Спектр поглинання Атоми випромінюють світло, переходячи із збудженого стану в основний. Але речовина може не тільки випромінювати, але й поглинати світло. Атом, поглинаючи світло, здійснює зворотний процес – переходить з основного стану в збуджений. Знову розглянемо розріджений атомарний газ, але цього разу в холодному стані (при достатньо низькій температурі). Світіння газу ми не побачимо; не будучи нагрітим, […]...
23. Квантова механіка Другим, на думку лорда Кельвіна (У. Томсона), відсутнім елементом для завершення будівлі фізики на рубежі XIX-XX ст. було серйозне розбіжність між теорією і експериментом при дослідженні законів теплового випромінювання абсолютно чорного тіла. Згідно панівної теорії воно має бути безперервним, континуальним. Однак це призводило до парадоксальних висновків на зразок того, що загальна енергія, що випромінюється чорним […]...
24. Загальна хімія Хімія – це наука про речовини, їхні властивості і перетворення. Речовина в широкому розумінні – це будь-який вид матерії, що володіє власною масою. У вузькому розумінні речовина – це сукупність атомів і молекул. Під час хімічних процесів відбувається обмін між атомами різними речовинами, перерозподіл електронів, руйнування одних зв’язків і утворення нових. Перетворення речовин, що супроводжуються […]...
25. Характеристики теплового випромінювання Енергія, яку втрачає тіло внаслідок теплового випромінювання, характеризується наступними величинами. Потік випромінювання (Ф) – енергія, що випромінюється за одиницю часу з усієї поверхні тіла. Фактично, це потужність теплового випромінювання. Розмірність потоку випромінювання – [Дж / с = Вт]. Енергетична світність (Re) – енергія теплового випромінювання, що випускається за одиницю часу з одиничною поверхні нагрітого тіла. […]...
26. Доповідь на тему “Перетворення енергії” На можливості різних видів енергії перетворюватися один в одного засновано безліч сучасних технологій – від гідроелектростанцій до ядерної зброї. Крім того, це відображає найважливіші особливості прийнятній для людського сприйняття реальності. Фундаментальний принцип Принцип збереження енергії – фундаментальний і до цього дня не спростований закон природи. Він є наслідком більш глибокого твердження про однорідності часу. Чи […]...
27. Зміна внутрішньої енергії тіла при теплових процесах Теплові явища – це явища, пов’язані з процесами нагріву і охолодження, зміною агрегатного стану, тобто плавлення і затвердіння, випаровування і конденсації. Розглянемо теплові явища з точки зору зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна температури тіла залежить від зміни кінетичної енергії руху молекул в цьому тілі. При цьому зміні підлягає і потенційна енергія взаємодії цих молекул, виключаючи […]...
28. Випромінювання – реферат Випромінювання, в найзагальнішому вигляді, можна уявити собі як виникнення і поширення хвиль, що приводить до обурення поля. Поширення енергії виражається у вигляді електромагнітного, іонізуючого, гравітаційного випромінювань і випромінювання по Хокингу. Електромагнітні хвилі – це обурення електромагнітного поля. Вони бувають радіохвильовими, інфрачервоними (теплове випромінювання), терагерцовий, ультрафіолетовими, рентгенівськими і видимими (оптичними). Електромагнітна хвиля має властивість поширюватися в […]...
29. Гіпотеза квантів та її експериментальне підтвердження У 1897 р Макс Планк зайнявся проблемою випромінювання абсолютно чорного тіла і отримав формулу, яка правильно описувала залежність густини енергії випромінювання абсолютно чорного тіла від частоти випромінювання. Щоб правильно отримати формулу, він змушений був в основу покласти гіпотезу про дискретності енергії (про енергію, як би розділеною на окремі порції). При цьому Планк припускав, що енергія […]...
30. Внутрішня енергія: доповідь Внутрішня енергія – найважливіша умова існування і характеристика всіх тіл живої та неживої природи. Для того щоб визначити її значення в організації життя на нашій планеті, згадаємо основні фізичні поняття термодинаміки. Макроскопічні тіла складаються з рухомих і взаємодіючих частинок: молекул, атомів, іонів. У свою чергу, атоми і ядра атомів теж складаються з рухомих і взаємодіючих […]...
31. Оптичні спектри Спектр (від лат. Spectrum – уявлення, образ) – є сукупністю кожного із значень будь-якої фізичної величини, яка характеризує систему або процес. Найчастіше використовують визначення частотного спектра коливань (наприклад, електромагнітних), спектру енергій, імпульсів і мас часток. Спектр може бути безперервним і дискретним (переривчастим). Оптичні спектри – це спектри електромагнітних випромінювань в ІК, видимому і UF діапазонах […]...
32. Шкала електромагнітних хвиль Електромагнітні хвилі класифікуються за довжиною хвилі або пов’язаною з нею частотою хвилі. Відзначимо також, що ці параметри характеризують не тільки хвильові, а й квантові властивості електромагнітного поля. Відповідно в першому випадку електромагнітна хвиля описується класичними законами, а в другому – квантовими законами. Розглянемо поняття спектра електромагнітних хвиль. Спектром електромагнітних хвиль називається смуга частот електромагнітних хвиль, […]...
33. Фрагменти речовини Деякі речовини складаються не з молекул, а тільки з окремих, пов’язаних атомів або фрагментів. Наприклад, залізо (Fe – Ferrum) та інші метали, в яких атоми з’єднуються, немов в один монолітний каркас. Або кварц, які складається з повторюваних елементів: кремнію і двох атомів кисню: SiO2 У живих організмах зустрічаються дуже довгі молекули з мільйонів атомів – […]...
34. Маса молекул Визначити масу молекули звичайним шляхом, тобто зважуванням, звичайно, неможливо. Вона для цього занадто мала. В даний час існує багато методів визначення мас молекул, зокрема, за допомогою мас-спектрографа визначені маси всіх атомів таблиці Менделєєва. Оскільки маси атомів і молекул надзвичайно малі, то при розрахунках зазвичай використовують не абсолютні, а відносні значення мас, одержувані шляхом порівняння мас […]...
35. Який мінімальний просторовий обсяг, в якому можна спостерігати парниковий ефект? Парниковий ефект визначається так званої оптичною товщиноюτ, яка визначається як відношення геометричної товщини (висоти) z розглянутій області до довжини вільного пробігу теплових фотонів l, τ = z / l. Довжина вільного пробігу фотонів l = 1 / nσ, де n – концентрація парникових речовин (число молекул в кубічному метрі), σ – площа поперечного перерізу поглинання […]...
36. Гальмівне випромінювання Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923), Нікола Тесла (1856-1943), Арнольд Йоганнес Вільгельм Зоммерфельд (1868-1951) Термін “гальмівне випромінювання”, або Bremsstrahlung (нім.), Відноситься до рентгенівського або іншому електромагнітному випромінюванню, що випускається, коли заряджена частинка (наприклад, електрон) раптово сповільнюється, реагуючи на сильне електричне поле атомного ядра. Розглянемо рентгенівські промені, що випускаються при бомбардуванні металевої пластинки електронами високих енергій. Б’ючи в […]...
37. Молекулярна будова твердих тіл Молекулярна будова твердих тіл така, що молекули розміщені один до одного надзвичайно близько (проміжок між молекулами значно менше величини самих молекул), і зрушити з місця молекули при описаному розміщенні вельми нелегко. Молекулярне будова твердих тіл таке, що молекули розміщені один до одного надзвичайно близько (проміжок між молекулами значно менше величини самих молекул), і зрушити з […]...
38. Що таке лазер – доповідь Цікавий факт: чи знаєте Ви, що до появи лазерів були мазери? Мазер – квантовий генератор, що випромінює когерентні мікрохвилі (хвилі сантиметрового діапазону) Мазер – це абревіатура, від англійського microwave amplification by stimulated emission of radiation, що в перекладі означає “посилення мікрохвиль за допомогою вимушеного випромінювання”. Мазер був винайдений в 1950-х роках, на кілька років раніше […]...
39. Виділення і поглинання тепла при хімічних реакціях При всіх хімічних реакціях відбуваються поглинання і виділення енергії. Коли хімічні зв’язки розриваються, виділяється енергія. Завдяки їй утворюються нові хімічні зв’язки. Якщо енергії процесів близькі, то тепловий ефект реакції наближається до нуля. Якщо енергії виділяється більше, ніж поглинається, то під час реакції виділяється тепло, і вона називається екзотермічної (від “екзо” – “зовнішній”). Якщо енергії виділяється […]...
40. Хімія в 20 столітті У ХХ ст. ЯРН і парадигма хімії істотно змінилися. В основі сучасних хімічних уявлень лежать уявлення квантової хімії, що виникла відразу слідом за формуванням сучасної квантової механіки в кінці 1920-х років. Вона виникає в результаті сполучення “фізичних” і “хімічних” атомів (і молекул). У результаті цього всі вихідні уявлення хімії, введені вище, починають перевизначатися явним чином […]...