Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

13.11.2008 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 1/22 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa?

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "13.11.2008 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 1/22 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa?"— Transkript prezentace:

1 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 1/22 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa?

2 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 2/22 Délky, energie a počty v mikrosvětě Vlnová délka žlutého světla: 0, m = m Průměr atomu:0, m = m Průměr jádra:0, m = m Jádro ~ fotbalový míč, atom ~ Praha E. na ohřátí 1 litru vody o 1 stupeň ~ J = J E. ch. vazby ~ 0, J = 7, J = 4,5 eV (H 2 ) „Žlutý“ foton ~ 0, J = J = 2,5 eV Ve 12 g uhlíku je ~ atomů (Avogadrovo číslo)

3 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 3/22 Jak měřit v mikrosvětě ? Nemáme smysly schopné vnímat mikrosvět Problém měřidel: Jak vyrobit „pravítko“ na atom ? Neostré hranice objektů: Kde končí atom? Neumíme izolovat systém od okolí Měření vždy ovlivní to, co měříme

4 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 4/22 Experiment v mikrosvětě Měření způsobuje obrovské změny Jedno měření = jedno číslo Opakování stejného měření dává různá čísla Statistické zpracování výsledků: četnost výsledků jednotlivých měření střední hodnota = průměr všech výsledků

5 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 5/22 Matematický formalismus Liší se od nekvantové fyziky Základem je statistický a pravděpodobnostní popis Vlnová funkce, operátory,... Několik ekvivalentních formalismů (reprezentací), vhodných pro různé situace

6 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 6/22 Vlna nebo kulička? Světlo jako vlna Elektron jako kulička de Broglie (1924) Germer, Davisson (1927) G.Thompson Elektron jako vlna Fotoefekt Albert Einstein (1905) Světlo jako kulička (foton)

7 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 7/22 Teorie A. Einstein Louis de Broglie

8 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 8/22 Experiment George Paget Thomson Lester Germer a Clinton Joseph Davisson

9 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 9/22 Vlnové vlastnosti částic

10 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 10/22 Vlnové vlastnosti mikroobjektů Hmotné objekty (elektrony, atomy, molekuly,...) vykazují vlnové vlastnosti vlnová délka elektronu (dle de Broglieho) = h/p = h/(mv) Elektron urychlený napětím 1V = 0, m = 1, m  10-krát chemická vazba

11 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 11/22 Ohyb (nejen) molekul fullerenu na mřížce Ohyby elektronů, neutronů apod. na (krystalové) mřížce podrobně testovány 20. až 80. letech 20. století Fulleren - komplikovaný objekt, krát těžší než elektron, bude také vykazovat vlnové chování ??? Prof. Anton Zeilinger (Universität Wien),

12 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 12/22 Ohyb molekul fullerenu na mřížce

13 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 13/22 Ohyb molekul fullerenu na mřížce

14 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 14/22 Ohyb molekul fullerenu na mřížce

15 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 15/22 Alfa rozpad z jader vylétávají alfa částice = jádra helia velké rozdíly v době života miliardtiny sekundy až miliardy let nukleony v jádře – uvnitř se pohybují volně – nemohou ven (bariéra)

16 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 16/22 Tunelový jev Částice mohou projít bariérou (i takovou, kterou by „klasické“ částice neprošly) Množství prošlých částic závisí na tloušťce bariéry exponenciálně, tj. malé změny tloušťky znamenají velké změny v počtu prošlých částic = velké změny v době života

17 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 17/22 Nerozlišitelnost částic Pokud si částice stejného druhu (např. elektrony) pro výpočet očísluji, nesmí předpověděné experimentální výsledky záviset na způsobu očíslování Dvě třídy částic: fermiony (elektron, proton,neutron,...) a bosony (foton, 2 4 He,...) Nerozlišitelnost je odpovědná např. za chemickou vazbu, supravodivost a supratekutost

18 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 18/22 Relace neurčitosti Existují dvojice kanonicky sdružených veličin, např. –x-ová složka souřadnice a x-ová složka hybnosti (x,p x ) –x-ová složka momentu hybnosti a y-ová složka momentu hybnosti (l x,l y ) Principiálně nemohu současně přesně změřit obě kanonicky sdružené veličiny Mírou nepřesnosti jsou relace neurčitosti

19 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 19/22 Principy kvantové teorie Chování částic se někdy více blíží chování „kuliček“, jindy zase „vln“. Nelze ale vést striktní hranici mezi těmito typy chování. Často jsou povolené jen některé hodnoty energie i jiných veličin (kvantování). Některé charakteristiky nelze současně určit s libovolně vysokou přesností (relace neurčitosti).

20 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 20/22 Principy kvantové teorie Obvykle nelze předpovědět jednoznačně výsledek konkrétního měření. Lze určit jen možné výsledky, jejich četnost a střední hodnotu. Měření často zničí původní stav. Částice stejného druhu jsou nerozlišitelné.

21 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 21/22 Kvantová mechanika Speciální a obecná teorie relativity dovršily klasický obraz světa

22 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 22/22 Zdroje informací stránky Doc.Pavla Cejnara: články v časopise Vesmír: stránky profesora Zeilingera: tato prezentace: Feymanovy přednášky z fyziky 3.díl Malíšek: Co víte o dějinách fyziky


Stáhnout ppt "13.11.2008 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa? – Vojtěch Kapsa 1/22 Co spatříme na cestě do podivného kvantového světa?"

Podobné prezentace


Reklamy Google