Ddsgsdfg

  • 28 сент. 2012 г.
  • 7974 Слова
1. Введение. Концептуальные основы квантовой механики.
В конце XIX века экспериментальное познание окружающего мира достигло возможностей, которые могли позволить изучение внутреннего строения вещества. Это возможности позволили сделать ряд открытий по внутренней структуре вещества, в частности было установлено, что вещество имеет дискретную структуру в виде атомов и молекул, характерный размеркоторых порядка 10-8 см., кроме того, были открыты такие микрочастицы как электроны, движение которых в свободном состоянии успешно описывалось законами классической механики.
Одновременно с этим были разработана теория электромагнитного поля как особого вида материи и в частности теория света, который интерпретировался в виде электромагнитных волн определенного диапазона частот. Здесь следуетотметить, что большинство существовавших в то время данных безоговорочно свидетельствовали о волновой природе света, достаточно эксперименты по интерференции, дифракции и поляризации световых волн.
В конце XIX в. были открыты целый ряд явлений, которые были невозможно объяснить с точки зрения волновой природы света. «Первой ласточкой» в этом смысле явилось изучение абсолютно черного тела и следующие изнего явления ультрафиолетовой катастрофы. Макс Планк показал, что ультрафиолетовой катастрофы можно избежать только в том случае если предложить, что излучение света происходит не непрерывно, а отдельными порциями, дискретно, в виде так называемых квантов света. Фактически это означало наделение света корпускулярными свойствами, то есть свойствами частиц.
Чуть позже были открыты еще два явленияфотоэффект и комптоновское рассеяние света, которые также могли быть объяснены только с позиции корпускулярных свойств света. Это и привело, на рубеже XIX – XX веков к появлению принципиально новых концепций на природу света, которое получило название – корпускулярно-волнового дуализма.
В начале XX в. эксперименты по рассеянию электронов на ряде веществ неожиданно привели к обнаружению явления, которые нельзя былотрактовать никак иначе как явление дифракции. В последствии уже целенаправленные эксперименты на эту тему подтвердили существование дифракции микрочастиц. В 1923 году французский физик Лук де Бройль предложил, что все микрочастицы обладают волновыми свойствами, и ввел в обиход понятие так называемой плоской волны де Бройля.
Таким образом, концепция корпускулярно-волнового дуализма получилораспространение, и на частицы вещества приписав им волновые свойства. Именно этот последний факт и привел, фактически к рождению квантовой механики.
Заключительный шаг в концептуальном оформлении квантовой механики сделал немецкий физик М. Борн, он предложил связать квадрат амплитуды волны де Бройля с понятием вероятности обнаружения частицы в том или ином месте пространства. Всё последующее развитие квантовоймеханики детально подтверждает вероятностный характер окружающего нас микромира. В этом и заключается одно из принципиальных отличий от обычных законов классической механики.
2. Изучение абсолютно черного тела
Излучение АЧТ было одним из явлений, объяснение которого не укладывалось в рамки волновой теории. Рассмотрим излучение АЧТ с точки зрения классического и квантового подхода.
Если какое-либо тело полностьюпоглощает всё падающее на него излучение (т.е. отражающая способность равна нулю), то его называют абсолютно черным телом. В реальности, эта модель аналогична модели материальной точки. Излучение или поглощение АЧТ принято характеризовать спектральной плотностью излучения, которая представляет собой энергию в единицу объема и приходящуюся на единичный интервал частот. [pic]
Английские физикиРелей и Джинс, исходя из моделей газа классического осциллятора, рассчитали спектральную плотность излучения для АЧТ: [pic] – закон Релея – Джинса.
Излучение и поглощение тел характеризует еще одна важная величина – интегральная плотность излучения: [pic]
Интегральная плотность излучения для закона Релея – Джинса
[pic]
приводит к расходимости интеграла в...
tracking img