Релятивістська квантова механіка

Related posts:

1. 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 […]...
2. 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 […]...
3. 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 […]...
4. Класична і релятивістська механіка Механіка – велика сфера в науці, що вивчає механічний рух матеріальних тіл і відбуваються при цьому взаємодії між ними. Рух усіх макроскопічних елементів зі швидкостями, які значно менше швидкості світла, розглядається в класичній механіці Ньютона. Закони фізичного руху матеріальних об’єктів зі швидкостями, близькими до швидкості світла, досліджуються в релятивістській механіці. Безперервна протягом більше одного століття […]...
5. “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 […]...
6. 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. […]...
7. Релятивістська кінематика Спеціальна теорія відносності (СТО) давно стала наукою прикладною, широко використовуваної в сучасній інженерній практиці. Досить вказати на розрахунки при проектуванні прискорювачів елементарних частинок, атомних реакторів, на обчислення енергетичних виходів різних ядерних реакцій та багато іншого. Виникла СТО після тріумфального, більш ніж двохсотлітнього розвитку класичної фізики, коли наприкінці XIX століття несподівано виявилося недосконалість фізичної теорії як […]...
8. 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, […]...
9. Релятивістська програма А. Ейнштейна Одним з фундаментальних подій в історії науки був перехід від класичної до некласичної науці. Такий перехід був пов’язаний з розвитком теорії відносності, яку, за словами М. Борна, “можна вважати завершальним моментом класичного періоду або початком нової ери. Бо, з одного боку, вона виходить з твердо встановлених класичних понять про матерії… і про каузальних, або, більш […]...
10. Квантова електроніка Квантова електроніка – галузь науки, що вивчає процес створення електромагнітного поля, а також його характеристики, при переході атомів, молекул та іонів з одного енергетичного стану в інший. Іншими словами в квантовій електроніці, в порівнянні зі звичайною класичної, де електромагнітне поле є наслідком перетворення одного виду енергії (кінетичної) в інший (електричну), поява цього поля є наслідком […]...
11. Енергія вакууму Поява останнім часом генераторів енергії, здатних добувати енергію нібито з “ефіру”, викликає масу питань. Наприклад, як це можливо і яка фізика цих процесів? Кажуть, що головну роль грає тут енергія вакууму. А, справді, чим заповнений простір в атомі між ядром і електронами? Нічим, порожнечею?! Мовою науки це “ніщо” називають фізичним вакуумом. При розпаді атома вивільняється […]...
12. 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. […]...
13. 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, […]...
14. Статистична механіка Труднощі розробки кількісної гіпотези фізичних процесів, які відбуваються всередині макроскопічних тіл, на базі наукового уявлення про хаотичному русі молекул з на перший погляд здаються непереборними. Однак завдання вивчення систем з величезної кількості частинок все-таки піддається на сьогоднішній день рішення. Поведінка подібних концепцій виявляє певні і важливі закономірності, що представляють собою постулати статистичної механіки, або статистичної […]...
15. Що таке електрон Електрон – це електрично заряджена елементарна частинка, тобто частинка, електричний заряд якої нескінченно малий. Електрон є однією з основних частинок в електроніці, рухом якої обумовлено появою електричного струму в електричному ланцюзі. Крім цього електрон використовують як основне зображення практично всіх заряджених частинок для пояснення фізичних і електричних властивостей, напівпровідників, провідників і діелектриків. В електроніці прийнято […]...
16. Рівняння Дірака Як зазначено у статті “Антиречовина”, рівняння фізики іноді призводять до таких наслідків, яких не чекав навіть їх першовідкривач. Фізик Френк Вільчек у своєму нарисі про зрівняння Дирака писав, що могутність подібних рівнянь може здатися воістину чарівним. У 1927 р Поль Дірак спробував знайти аналог хвильового рівняння Шредінгера, який був би сумісний з положеннями спеціальної теорії […]...
17. Теорія відносності і повсякденне життя Таким чином, теорія відносності вносить поправки в класичну механіку Ньютона. З цього ні в якому разі не слід, що цю механіку треба відкинути. Поправки теорії відносності, або, як їх називають, релятивістські поправки, практично абсолютно непомітні при тих швидкостях, з якими ми стикаємося в реальному житті. Тому в повсякденному житті ми цілком можемо обходитися класичної механікою, […]...
18. Заборонена зона Нагадаємо, що кремній є 14-м елементом в таблиці Менделєєва. Це означає, що атом кремнію містить 14 протонів і 14 електронів. Електрони в атомі кремнію розміщуються в трьох оболонках. Внутрішня оболонка містить 2 електрони, середня – 8. Відомо, що ці електрони в утворенні кристала не беруть участь. У зовнішній оболонці міститься 4 електрона, які пов’язують атоми […]...
19. Ефект Казимира Ефектом Казимира найчастіше називають виникнення дивною сили тяжіння між двома незарядженими паралельними пластинами у вакуумі. Один із способів зрозуміти, що таке ефект Казимира, – це спробувати уявити собі природу вакууму відповідно до квантової теорії поля. “Він далеко не порожній, – пишуть фізики Стівен Ройкрофт і Джон Свейн. – Вакуум наповнений флуктуирующими електромагнітні хвилями, від яких […]...
20. Постулати Бора – доповідь Виходячи з усього описаного, і того, що навколо нас не відбувається постійного руйнування всіх предметів, можна зробити висновок, що закони механіки не є справедливими для мікросвіту. А що насправді відбувається в атомі, ми розглянемо прямо зараз. Описати, що відбувається в атомі гідрогену, ризикнув вчений Н. Бор, який запропонував кілька правил (постулатів), які певним чином відрізнялися […]...
21. Електродинаміка До середини XIX в. фізика електричних і магнітних явищ досягла певного завершення. Був відкритий ряд найважливіших законів Кулона, закон Ампера, закон електромагнітної індукції, закони постійного струму і т. Д. Всі ці закони базувалися на принципі дальнодії. Винятком були погляди Фарадея, який вважав, що електричне дія передається за допомогою безперервного середовища, т. Е. На основі принципу […]...
22. Труднощі класичного пояснення фотоефекту Як можна було б пояснити фотоефект з погляду класичної електродинаміки і хвильових уявлень про світло? Відомо, що для виривання електрона з речовини потрібно повідомити йому деяку енергію A, звану роботою виходу електрона. У разі вільного електрона в металі це робота з подолання поля позитивних іонів кристалічної решітки, що утримує електрон на кордоні металу. У разі […]...
23. Квантово-механічна модель атома Орбиіаль – область простору всередині атома, у якій зосереджена велика частина заряду електрона. Орбіталь розглядається як сукупність імовірних (приблизно 90% можливих) положень електрона. Назва “орбіталь” (а не орбіта) відображає геометричне уявлення про стаціонарних станах електрона в атомі, підкреслюючи той факт, що стану електрона в атомі описується законами квантової механіки і відрізняється від класичного руху по […]...
24. Механіка Ньютона. Модель частинки в порожнечі і сили Класична механіка складається навколо “первинного ідеального об’єкта” (ПІО) – механічної частинки (матеріальної точки, тіла) в порожнечі, володіє масою, що рухається по певній траєкторії з певною швидкістю, що залежить від діючих на неї сил і локалізованої в пространстве12. Саме поняття частинки, що володіє масою (найпростішої фізичної системи в класичній механіці), її станів, порожнечі і сили, рівняння […]...
25. Що таке вакуум? Чи не зацікавило вас, що таке вакуум? Ми вам це пояснимо! Вакуум являє собою простір, яке нічого в собі не містить, іншими словами порожнеча, навіть сама назва цього явища походить від латинської мови “вакуус” або по-російськи “порожній”. Але яка б там порожнеча не існувало абсолютного вакууму немає. І якщо, наприклад, взяти герметичний посудину і спробувати […]...
26. 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 […]...
27. Валентності поширених елементів Водень Один з найпоширеніших елементів у Всесвіті, зустрічається у багатьох з’єднаннях і завжди має V = 1. Це пов’язано з будовою його зовнішньої електронної орбіталі, на якій у водню знаходиться 1 електрон. На першому рівні може перебувати не більше двох електронів одночасно, таким чином, водень може або віддати свій електрон і утворити зв’язок (електронна оболонка […]...
28. Гіпотеза де Бройля Дослід Комптона породив одну досить дивну, на перший погляд, теорію. У всякому разі, Ейнштейн, прочитавши роботу де Бройля, назвав її маренням божевільного. Потім він змінив свою думку, але сказаного ж не повернеш. Можливо, тому теорію де Бройля досі називають гіпотезою, як би відсторонюючись від неї. Звернімося до фактів. Луї де Бройль (молодший із братів де […]...
29. Квантові (корпускулярні) властивості полів До кінця XIX в. склалося уявлення про те, що наш світ складається з частинок і фундаментальних полів – двох складових матерії. Залишалися лише малі “недопрацювання”, для подолання яких потрібно було прикласти деякі зусилля. Проте з цих малих “недоробок” на рубежі XIX-XX ст. у фізиці виникла нова, революційна теорія, яка кардинальним чином змінила уявлення про частки […]...
30. Механіка м’язового скорочення Скелетний м’яз може розвивати при скороченні зусилля близько 3-4 кг на 1 см2. Багато м’язи мають відносно великий поперечний переріз і можуть розвивати величезну силу. Загальне напруження, яке можуть розвинути всі м’язи людини, становить приблизно 25 тонн. Развиваемая м’язова сила істотно залежить від зовнішніх механічних умов роботи м’яза. Розрізняють изотоническое і ізометричне скорочення. – Ізометричне […]...
31. Море Дірака Коли Чедвік відкрив нейтрон, який входить до складу майже всіх атомів, з’ясувалося, що вільний нейтрон існує близько 15 хвилин, потім розпадається на частини. Потім були відкриті інші частинки, які “жили” якісь долі секунди. Відомо, що обмежений час життя характерно для хвиль, які досить швидко розпадаються. Виникає зустрічне питання, чи можуть хвилі, в свою чергу, створювати […]...
32. Місце водню в Періодичній системі Атом водню складається з одного протона і одного електрона. Його електронна конфігурація 1s1. Цей найпростіший атом не має аналогів в Періодичній системі. Він здатний втрачати електрон і перетворюватися на катіон H +, і в цьому він подібний з лужними металами. Атом водню також може приєднувати електрон, утворюючи при цьому аніон Н-, в цьому відношенні водень […]...
33. Опит Штерна і Герлаха Опит Штерна і Герлаха. Оптичні експерименти дають цілком достатні докази квантування енергії атомів. Інший вид квантування – просторове квантування, яка затверджує дискретність проекції магнітного моменту атома на напрямок зовнішнього магнітного поля, демонструється експериментом з атомними пучками, виконаним О. Штерном і В. Герлахом в 1922 р Для атома водню просторове квантування орбітального магнітного моменту описується формулою […]...
34. Квантові числа електронів Квантові числа – енергетичні параметри, що визначають стан електрона і тип атомної орбіталі, на якій він знаходиться. 1. Головне квантове число n характеризує загальну енергію електрона і розмір орбіталі. Воно приймає цілочисельні значення від 1: n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. 2. Орбітальна (побічна) квантове число l характеризує форму атомної орбіталі і […]...
35. Магнітні властивості речовини. Магнітна проникність Численні досліди свідчать про те, що всі речовини, вміщені в магнітне поле, намагнічуються і створюють власне магнітне поле, дія якого складається з дією зовнішнього магнітного поля. Магнітна проникність – це фізична скалярна величина, що показує, у скільки разів індукція магнітного поля в даній речовині відрізняється від індукції магнітного поля у вакуумі. Речовини, що ослабляють зовнішнє […]...
36. Типи ядерних перетворень Якщо в ядрі занадто багато протонів або нейтронів, то такі ядра не стійкі і зазнають мимовільні перетворення, в результаті яких змінюється склад ядра, і, отже, ядро атома одного елемента перетворюється на ядро іншого елемента. При цьому процесі ядра, випускають радіоактивні випромінювання. Існують наступні види ядерних перетворень: альфа-розпад, бета-розпад (електронний та позитронний), електронний захват, внутрішня конверсія. […]...
37. Що таке квант – доповідь Квант (від латинського quantum – “скільки”) – це неподільна порція якоїсь фізичної величини. Наприклад, кажуть – квант світла, квант енергії або квант поля. Що це означає? Це означає, що менше бути вже просто не може. Коли говорять про те, що якась величина квантів, розуміють, що дана величина приймає ряд певних, дискретних значень. Так, енергія електрона […]...
38. Еволюція Всесвіту. Сучасні космологічні моделі У класичній науці панувала теорія стаціонарного Всесвіту: вона завжди була майже такою ж, як зараз. Сучасні космологічні моделі Всесвіту базуються на загальній теорії відносності Ейнштейна, згідно з якою метрика простору і часу визначається розподілом гравітаційних мас у Всесвіті, властивості якої обумовлені насамперед середньою щільністю матерії. Сучасна космологія будує моделі Всесвіту виходячи з рівняння тяжіння із […]...
39. Газ в електричному полі Точно також як і будь-який діелектрик, газ реагує на електричне поле. Молекули газу, перебуваючи у вільному русі, зі швидкостями великими ніж у іонів в розчинах і розплавах, можна сказати, що вони більш незалежні, ніж коли були в стані рідини. Наявність електричного поля призводить до дипольної орієнтації молекул газу (окремих диполів). Вони починають повертатися так, щоб […]...
40. Магнітний монополь Всі ми знаємо, що у магніту повинно бути два полюси – північний і південний. Магніт з одним-єдиним полюсом, або, як його називають, монополь, виявляється, зовсім не суперечить науці. У 1931 р видатний фізик П. Дірак (1902-1984) математично довів можливість існування магнітного монополя – частинки з магнітним зарядом. Тобто, що “північні” і “південні” магнітні заряди можуть […]...