Fysika mikrosvěta Částice, vlny, atomy

Princip korespondence  Klasická fysika = lim kvantové fysiky h→0  Klasická fysika = lim teorie relativity c→∞

Částice v „jednorozměrné krabici“

 elektron vázaný na úsečku se nemůže pohybovat libovolně, ale je jen v určitých stavech charakterizovaných přirozenými čísly  energie částice je kvantována; částice má jen určitou energii – energetickou hladinu  popsána kvantovým číslem n  základní stav n = 1  n >1 vzbuzené (excitované) stavy

 stacionární rozložení – v čase se nemění (podobně jako uzly a kmitny při stojatém vlnění)  částice neztrácí energii (kmity se netlumí)  částice ztrácí nebo získává energii pouze skokem  z vyššího do nižšího stavu se energie vyzáří  z nižšího do vyššího se energie pohltí

Heisenbergovy relace neurčitosti  pokud budeme stěny přibližovat, energie částice poroste (bude divočejší a divočejší)  čím přesněji částici lokalizujeme, tím méně přesně určíme hybnost (a tedy rychlost)  naopak: při přesnějším určení rychlosti neznáme polohu

Werner von Heisenberg

Tunelový jev  u.ac.jp/~suchii/Bohr/tunnel.html u.ac.jp/~suchii/Bohr/tunnel.html

Tunelový jev  Studená emise z kovů (k uvolnění stačí menší energie než je výstupní práce) – v elektrickém poli  Vylétání  částic z jádra atomu  Podstata polovodičových součástek

Atomová fysika  emisní spektrum: spojité spektrum, čárové spektrum  absorpční spektrum – identifikace prvků  Joseph Fraunhofer (1787–1826) – sluneční spektrum přerušováno tenkými černými čarami (1814)  Gustav Kirchhoff (1824–1887), Robert Bunsen (1811–1899) – Fraunhoferovy čáry odpovídají absorpčnímu spektru chemických prvků  zkoumání spektra: série čar (Lymanova, Balmerova, Paschenova, Brackettova, Pfundova)

Joseph von Fraunhofer  1787–1826  „Approximavit sidera“

Franckův-Hertzův pokus  James Franc (1882–1964)  Gustav Hertz (1887–1975) – synovec H. Hertze  1925 – Nobelova cena za fysiku

Franckův-Hertzův pokus

 energie základního stavu atomu rtutiE 1 = – 10,4 eV  energie 1. excitovaného stavu atomu rtutiE 2 = – 5,51 eV  rozdíl E = 4,89 eV  letí elektron, narazí na atom rtuti a) pokud má energii menší než 4,89 eV nemůže ji atomu předat – pružná srážka b) pokud má energii větší než 4,89 eV – energie je atomem pohlcena, elektron se zpomalí, anodový proud prudce poklesne  opět letí dál a situace se opakuje pro násobky excitační energie

Bohrův model atomu Chyby:  neuvažuje se vlnový charakter částic  nevysvětluje kulovou symetrii atomu (planety téměř v rovině!)  nabitá částice pohybující se po zakřivené trajektorii musí vyzařovat EM záření – takže její energie klesá, až dopadne na jádro – to se ovšem neděje

Kvantově mechanický model atomu (Sommerfeldův model)

 dex.php?lang=CZ dex.php?lang=CZ

Kvantově mechanický model atomu (Sommerfeldův model)