KVANTOVÁ MECHANIKA

Kvantová mechanika popisuje pohyb v mikrosvětě vlnový charakter a pravděpodobnost výskytu částice rozdílné rovnice a zákony od klasické fyziky souvislost mezi klasickou a kvantovou fyzikou princip korespondence 1/12

Volná částice v potenciálové jámě volná částice pohybující se podél osy x de Broglieho rovinná vlna dvě nekonečně vysoké stěny vzdálenosti L kolmé k ose x pružný odraz částice nekonečně hluboká potenciálová jáma pohyb vázán na úsečku applet 2/12

Klasický pohled libovolná energie libovolná rychlost energie se nemění pohyb střídavě oběma směry stejnou rychlostí pravděpodobnost výskytu stejná 3/12

Vlnový pohled odrazy částice na stěnách potenciálové jámy stojaté vlnění interferencí přímého a odraženého vlnění (1) stavy charakterizovány frekvencí a rozložením kmiten a uzlů podobně elektron ve stavech charakterizovaných přirozenými čísly n energie E n, vlnová funkce ψ n a rozložení pravděpodobnosti výskytu |ψ n | 2 4/12

Řešení kvantově mechanické rovnice energie E n a pravděpodobnost výskytu správné hodnoty i po dosazení vlnové délky volné částice (2) kinetická energie jedné částice má tvar (3) a možné hodnoty energie (4) 5/12

Vlnové chování částice pohyb částice v omezeném prostoru kvantování energie částice pouze na určitých energetických hladinách určených kvantovým číslem n základní stav pro n=1 pohyb vázán na L (5) s rostoucím n se energetické hladiny od sebe vzdalují a nazývají se vzbuzené, excitované 6/12

Vlastnosti částice rozložení pravděpodobnosti výskytu se nemění – stacionární zisk nebo ztráta energie pouze přechodem z jednoho kvantového stavu do druhého vyšší → nižší stav = vyzáření energie nižší → vyšší stav = pohlcení energie předání energie i srážkou vždy kvantováno přechod ze stavu o energii E n do stavu nižší energie E m vyzáření nebo předání kvanta energie o frekvenci f nm 7/12

Obecný pohyb částic v prostoru vliv různých sil Schrödingerova rovnice vlnová funkce a pravděpodobnost výskytu řešení jen pro určité hodnoty energie = kvantové stacionární stavy 8/12

ze vztahu pro energii plyne zvětšení délky L, energie daného stavu klesá, rozdíl sousedních energetických hladin se zmenšují pro nekonečné L částice volná, energie již není kvantována zmenšení délky L, energie daného stavu roste, rozdíl sousedních energetických hladin se zvětšují energie atomů řádově eV, energie menších částic řádově MeV a více Heisenbergovy relace neurčitosti 9/12

Heisenbergovy relace neurčitosti německý fyzik Werner Heisenberg dvojice veličin, u nichž není možné současně naměřit naprosto přesnou hodnotu vybereme-li foton, je možné změřit přesně jeho frekvenci f a tedy jeho energii E a hybnost p, ale ne jeho polohu při dopadu elektronu na fluorescenční stínítko lze určit přesně jeho polohu, ale ne energii a hybnost 10/12

Opakování kvantová mechanika popisuje pohyb částic mikrosvěta – vlnová funkce ψ n – hustota pravděpodobnosti výskytu částice |ψ n | 2 částice se nepohybuje – po určité trajektorii – určitou rychlostí potenciálová jáma délky L – energie kvantována dle kvantového stavu částice n = 1, 2, … při přechodu z jednoho stavu energie E n do jiného stavu energie E m částice vyzáří či pohltí kvantum energie 11/12

POUŽITÉ ZDROJE 1.Štoll I.: Fyzika pro gymnázia/ Fyzika mikrosvěta, Prometheus, Praha Grafická stránka a ilustrace: Marie Cíchová 12/12