2500335969

Projekt pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowany w^: ramach Poddzialaiua 4.1.1 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki

Wykład 3. Podstawy mechaniki kwantowej dla informatyków

•    Podstawy podstaw mechaniki kwantowej

•    Zasada korespondencji,

•    Operatory, operator energii

•    Postulaty mechaniki kwantowej,,

•    Funkcja falowa

•    Równanie Schrodingera

•    Zasada nieoznaczoności Heisenberga

•    Efekt tunelowy

W mikroświecie prawa fizyki klasycznej zawodzą. Nawet w świecie „dużym” są zjawiska mające naturę kwantową. Próba klasycznego wyjaśnienia faktu doświadczalnego - rozkładu gęstości energii promieniowania ciała doskonale czarnego w zależności od długości fali doprowadziła niemieckiego fizyka Maxa Plancka do założenia (postulatu), że energii nie można przekazywać w dowolnie małych porcjach, że istnieją porcje „najmniejsze”, czyli kwanty tej energii. Mechanika kwantowa narodziła się w 1900 roku. W latach 20 i 30 ub. wieku przeprowadzono szereg pięknych doświadczeń, w których objawiła się kwantowa natura materii i światła: doświadczenie z efektem fotoelektrycznym, poznanie i zrozumienie widma atomu wodoru, zjawisko Comptona. Pojawiły się efekty sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, np. przechodzenie jednej cząstki elementarnej przez dwie szczeliny jednocześnie. Doświadczenie Stema-Gerlacha, doświadczenia dowodzące istnienia fal materii de Broglie’a i inne wniosły wiele do zrozumienia kwantowej natury świata.

Rys. 3.1. Coś tu jest nie tak... (- rys narciarza z http://zon8.phvsd.amu.edu.pl/~tanas/kubitv.pdf)

Kwantowomechaniczny opis promieniowania też nie jest prosty (elektrodynamika kwantowa) - my się ograniczmy do opisu klasycznego (elektrodynamika klasyczna oparta jest na równania Maxwella). Czasem promieniowanie elelektromagnetyczne wykazuje naturę falową (doświadczenie Younga, interferencja), a czasem naturę korpuskulamą (cząstkową) efekt fotoelektryczny, efekt Comptona.

Warto dokładniej poznać te tzw. doświadczalne podstawy mechaniki kwantowej, np. z książki Podstawy fizyki. T. 1-5, David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, PWN, Warszawa, 2009.