kaczmarek,elektronika ciała stałego,Dualizm korpuskularno falowy

Dualizm korpuskularno- falowy

Promieniowanie elektromagnetyczne (czyli … ujawnia w pewnych sytuacjach anaturę falową , a w innych korpuskularną. Właściwość ta nazywa sie dualizmem korpuskularno – falowym.

Przykład: fotony jako cząstki . źródło światła dwie szczeliny oraz ekran światłoczuły.chodzą przez dwie szczeliny

Źródło fotonów S wystrzeliwuje ciągłą wiązkę cząstek, które przechodzą przez dwie szczeliny A i B. Dwie wiązki cząstek o natężeniu I1 oraz I2 uderzając w ekran nakładają się (liczby cząstek dodają się). Natężenie wypadkowe równa się I1+ I2.

Przykład 2 :fotony jako fale

Obrazek

Źródło fotonów S wysyła fale, W wyniku nałożenia się dwóch fal na ekranie otrzymywane jest natężenie wypadkowe: I= I1 + I2i , gdzie Δ i jest członem interferencyjnym

druga część wykresu to koncepcja cząsteczkowa.

Fale materii

- fale de Broglie’a

- zasada nieoznaczoności Heisenberga

Był księciem , z zawodu historykiem sztuki, który zrobił doktorat z fizyki, za co w 1929 r. otrzymał nagrodę Nobla. W 1925 roku w doktoracie wysunął bardzo śmiałą hipotezę, że : dualizm korpuskularno – falowy dotyczy nie tylko promieniowania elektromagnetycznego, ale także wszelkich cząstek materialnych (np. elektronów).

Fale de Broglie’a

Cytat z doktoratu:

W optyce w ciągu stulecia zanadto lekceważono teorię korpuskularną w porównaniu z falową. A może w teorii materii popełniono błąd przeciwny? Czy nie myśleliśmy przypadkiem zbyt dużo o cząstkach, zaniedbując obraz falowy.

Pod pojęciem cząstek materialnych rozumie się tu cząstki o masie spoczynkowej różnej od zera.

W wypadku światła mówimy o fotonach, które są cząstkami o masie spoczynkowej równej zero i poruszają się z jedną prędkością – prędkością światła.

Foton ma masę ale jest to masa bardzo mała i zmienna wraz z długością.

Jak widać w wypadku światła musi być m0=0 bo inaczej m= nieskończoność.

De Broglie intuicyjnie przypisał cząstkom materialnym właściwości falowe, dlatego w jego wywodach wystąpiły podobne wzory jak u Einsteina:

E=hv

P=h/lambda stąd lambda =h/p, gdzie p=mv ale v nie równa się c.

Według de Broglie:

Częstość kołowa omega= 2 pi ni

Wektr falowy: k= 2 pi * 1/ lambda

Wyrażamy energię i pęd przy pomocy częstości kołowej mamy E = hv= (h/ 2pi) *omega

Wprowadzono h kreślone: p = h kreślone * k.

Teza de broglie’a była bez pokrycia

Każdej cząstce o całkowitej energii E i pędzie p należy przyporządkowac falę o częstścii v i wektorze falowym, które spełniają następujące zależności : E=hv, i p= hkreślone *k.

Lambda = h/p

I nosi nazwę fala materii”

W 1927 roku zostało potwierdzone istnienie fal materii przez Davissona i Germera.

Doświadczenie Thompsona:

Wiązka elektronów o dużej prędkości była kierowana na bardzo cienką folię z e złota Elektrony przechodziły przez folię i następowała ich dyfrakcja. Na ekranie ustawionym z folią thomson zaobserwował pierścienie dyfrakcyjne.

W fizyce kwantowej aby coś opisywac to tego czegoś musi być dużo. A to czym je opisujemy jest prawdopodobieństwem. Nigdy nie ma pewności.

(Einstein nie wierzył w te słowa – on używał słowa determinizm)

Warunek interferencji:

Interferencja nie występuje gdy źródło wysyła mało elektronów – wtedy 1 cząstka daje jeden ślad na ekranie elekronoczułym. Obraz interferencyjny występuje tylko wtedy, gdy na drodze elekronów będą dwie szczeliny, a źródło wysyła wiązkę złożoną z wielu elektronów.

( na kolokwium mają bardzo ważne znaczenie na kolokwium!!)

Wniosek 1

Falowy charakter cząstek ma związek ze statystyczną interpretacją danych doświadczalnych – cząstek ma być dużo.

Wniosek 2

Aby opisać zgodnie z doświadczeniem dany obiekt zmuszeni jesteśmy stosować raz opis falowy a raz opis korpuskularny, stąd nie możemy już tym obiektom przypisywac wszystkich cech cząstek i wszystkich cech fal.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga:

1932 nagroda Nobla szczególnie za odkrycie dwóch form alotropowych wodoru (tzw. tripletowej i normalnej)

Konsekwencją falowej natury materii jest fundamentalne ograniczenie dokładności, z jaką można jednocześnie wyznaczyć położenie i pęd cząstki.

Pęd cząstki jest związany wzorem p=h/ lambda z długością fali de Broglie’a która jest przypisana tej cząstce.

Zatem cząstce o ściśle określonym pędzie odpowiadałaby fala o ściśle okreslonej długości - to znaczy fala monochromatyczna.

Fala taka rozciągałaby się w przestrzeni w sposób nieograniczony, tzn. wypełniałaby sobą cała przestrzeń.

Dlatego położenie cząstki byłoby całkowicie nieokreślone.

Kompromis

W wyniku kompromisu cząstce należy przyporządkować paczkę falową, ograniczoną do pewnego obszaru w przestrzeni.

V grupowe = prędkość z jaką przenoszone sa przez falę wszelkie sygnały i zaburzenia

Im większa jest rozciągłość paczki , tym dokładniej jest określona długość fali, a więc również i pęd cząstki p = h/lambda, natomiast tym mniej dokładnie jest określone położenie cząstki

Wniosek 1

Gdy paczka falowa obejmuje wiele cykli , to długość fali i pęd cząstki mogą być wyznaczone z dużą dokładnością. Znajomość położenia cząstki jest wówczas niewielka, to znaczy cząstka jest słabo zlokalizowana.

Wniosek 2

Gdy paczka falowa obejmuje zbyt mało cykli (przebieg nieokresowy), to trudno jest wyznaczyć długość fali , za to cząstka jest dobrze zlokalizowana.

W 1927 roku Heisenberg sformułował zasadę nieoznaczoności:

Niedokładności Δx, Δy , Δz z jakimi można wyznaczyć płożenie cząstki są związane z niedokładnościami Δpx Δpy, Δpz z jakimi mogą być wyznaczone składowe jej pędu następującymi zależnościami:

Δx* Δpx większe równe h kreślone

Wniosek 3

Dokładność z jaką może być znana współrzędna x jest zależna od dokładności ustalenia odpowiadającej jej składowej pędu px , a nie zależy od dokładności określenia pozostałych składowych wektora pędu.

Wniosek 4

Nieoznaczoności te nie mają nic wspólnego z niedokładnością przyrządów pomiarowych. Lecz są nieodłączną właściwością mikroświata.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
kaczmarek,elektronika ciała stałego,Rodzaje operatorów
kaczmarek,elektronika ciała stałego,Stosowanie opisu kwantowego i opisu klasycznego
kaczmarek,elektronika ciała stałego,Efekt Comptona
Sprawozdanie-Chromatografia1, Rok 3, Semestr 5, Elektrochemia ciała stałego
Elektrochemia ciała stałego
dualizm korpuskularno falowy id Nieznany
DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY ŚWIATŁA
dualizm korpuskularno - falowy, semestr 1, Chemia, ćw do wykładów
Dualizm korpuskularno falowy
Dualizm korpuskularno falowy
Dualizm korpuskularno falowy
DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY ŚWIATŁA
dualizm korpuskularno falowy
Elektrochemia ciała stałego
dualizm korpuskularno falowy
Dualizm korpuskularno falowy
28 Zjawiska towarzyszące bombardowaniu ciała stałego elektro
28 Zjawiska towarzyszące bombardowaniu ciała stałego elektro
II 14 Fizyka ciala stalego

więcej podobnych podstron