podstawy chemii wyklad04


DUALIZM KORPUSKULARNO - FALOWY
Louis Victor de Broglie (1892 - 1987):
Ondes et quanta, Compt. Rend. 177, 507, (1923)
PORUSZAJCA SI CZSTKA = FALA
FALA = PORUSZAJCA SI CZSTKA
DUALIZM KORPUSKULARNO - FALOWY
DUALIZM KORPUSKULARNO -FALOWY
hÅ"c hÅ"c
E = hÅ"½ = ;  =
 E
E = mf Å" c2; E = pf Å" c
charakteryzuje
h
fale
 =
charakteryzuje
pf
czÄ…stki
Doświadczenie Davissona-Germera (1927)
wiÄ…zka
180-21
n 8 = 2 d sin 1
elektronów
h
 =
pe
obracajÄ…cy siÄ™
kryształ Ni
Obserwacja" elektronu
Uwaga! To  doświadczenie jest całkiem
zmyślone i nie da się go przeprowadzić w
rzeczywistości ...
Dokładność określenia
poło\enia:
"

"x e"
2sinÄ…
E=h@<
Rozdzielczość mikroskopu,
tym lepsza im )x mniejsze ...
elektron
Dokładność określenia
pędu (ruchu):
x
2h
"px = Å"sinÄ…

Zjawisko Comptona
Zasada nieoznaczoności
 2h
"x Å" "px e" Å" sinÄ… e" h
2sinÄ… 
"x Å" "px e" h
(1927)
Werner Heisenberg (1901-1976) , Nobel 1932
Konsekwencje zasady nieoznaczoności
W najlepszym przypadku )x=)px=%h =2,57@10-17,
(jednostki )x [m], )px [kg@m@s-1])
Jeśli elektron rozpędzono polem 20 kV, to jego
E = 20 keV, a jego pęd:
pe = 7,6@10-23Ä…2,6@10-17 kg@m@s-1
Błąd jest milion razy większy ni\ mierzona wielkość !!!
Konsekwencje zasady nieoznaczoności
Gdyby zwiększyć dokładność pomiaru pędu do
)px = 7,6@10-24 (10 % wielkości mierzonej)
to wówczas wzrośnie błąd )x = 8,7@10-11, czyli
osiągnie 105 mierzonej wielkości (100 000 razy więcej)
CZY Z.N.H. jest uniwersalnym prawem przyrody ?
Czy stosujÄ… siÄ™ do niej tak\e obiekty widoczne
gołym okiem" ?
Kulka o masie 1 g (10-3 kg) i średnicy 0,5 cm (5@10-2 m)
porusza się z prędkością 1 cm/s (1@10-2 m@s-1); jej pęd
wynosi 10-5 kg@m@s-1. Dokładność jest wystarczająca...
Skala wielkości w świecie materialnym
prusak czyli karaluch
E.Manet Olimpia"
10-2 m 1 m
10-1 m
wiewiórka
Skala wielkości w świecie materialnym
czerwona krwinka
pchła
10-5 m 10-3 m
10-4 m
komórka
Skala wielkości w świecie materialnym
cząsteczka białka
bakterie
10-8 m 10-6 m
10-7 m
wirus (HIV)
Skala wielkości w świecie materialnym
czÄ…steczka
atom
białka
10-10 m 10-8 m
10-9 m
czÄ…steczka fulerenu C60
Skala wielkości w świecie materialnym
czerwona
pchła
krwinka
prusak
E.Manet Olimpia"
10-5 m
10-3 m
10-2 m 1 m
10-4 m
10-1 m
komórka
wiewiórka
czÄ…steczka
bakterie
atom
białka
10-8 m 10-6 m
10-10 m
10-9 m
10-7 m
czÄ…steczka
fulerenu C60
wirus HIV
Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ?
Jak sporządzić jego model ? Jak opisać ruch
elektronu (elektronów) w atomie ?
Skoro elektron to czÄ…stka materialna ...
... to nale\y stworzyć jego mechaniczny model
(Newton) czyli podać jego równanie ruchu,
to znaczy...
...zale\ność określającą zale\ność współrzędnych
(np. x) i pędu px od czasu...
... a zasada nieoznaczonoÅ›ci ?! "x Å" "px e" h
Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ?
Podejście  mechaniczne
Nie da się uło\yć równania ruchu dla elektronu...
Mechanika klasyczna jest bezsilna...
Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ?
INACZEJ ...
h
poruszajÄ…cy siÄ™ elektron jest falÄ… ...
pe =

A gdyby opisać jego ruch równaniem fali, czyli:
- znalezć długość fali
- znalezć amplitudę (energię ruchu falowego)
MECHANIKA FALOWA, czyli
MECHANIKA KWANTOWA...
Mechanika kwantowa opiera siÄ™
na dwóch prawach
"x Å" "px e" h
Zasada nieoznaczoności (Heisenberg)
h
 =
pf
Dualizm korpuskularno-falowy
(de Broglie)


Wyszukiwarka