химический каталог




Основы квантовой механики

Автор Д.И.Блохинцев

сь рассеянное излучение, и измеряя изменение длины волны АХ, Комптон и By сравнили результаты своих экспериментов с предсказаниями теории по формуле (2.5) и получили полное согласие.

Таким образом, опыты Комптона являются прямым подтверждением существования импульса у кванта света, величина которого определяется формулой (1.2).

Заметим, что снимки, полученные в камере Вильсона, позволяют установить направление вылета рассеянного при комптон-эффекте кванта, а также путь и энергию электрона отдачи и тем самым позволяют как бы воочию видеть сложение импульса электрона и кванта света, приведенное нами на рис. 1.

Встречающаяся в формуле (2.5) величина А = Н/т0с ?= 3,9 X X Ю-11 см носит название комптоновской длины. Эта длина имеет фундаментальное значение в релятивистской теории электрона, являясь одним из масштабов, свойственных микромиру. Зная ДА (2.5), можно определить fi, так что эффект Комптона дает еще один метод нахождения U.

Явления, в которых постоянная Планка играет существенную роль, называются квантовыми. Каждое из них может служить для определения постоянной Н.

Как и следует ожидать, квантовое явление не может быть истолковано классически. Согласно классической теории, предполагающей непрерывность обмена энергией между полем и микросистемами, h — 0, и никакого смещения частоты при рассеянии света на свободном электроне не должно получиться (Дл. пропорционально Л, см. (2.5)). Прямой расчет по классической теории приводит именно к такому результату. Под действием переменного поля частоты со электрон совершает вынужденное колебание с той же частотой. Таким образом возникают колебания заряда е с частотой (о. Подобные колебания порождают переменное поле той же частоты (в силу линейности уравнений поля); следовательно, рассеянное излучение имеет ту же частоту, что и падающее.

§ 3. Атомизм

В микромире мы встречаемся с рядом простейших, как принято говорить, элементарных частиц.

В последние десятилетия, в результате экспериментальных исследований на ускорителях, был открыт обширный мир такого рола частиц. Подавляющее большинство этих частиц нестабильно. Они распадаются, превращаясь, в конце концов, в стабильные частицы. Стабильных частиц всего пять: протон р, электрон е, нейтрино электронное v„ нейтрино мюонное и фотон у. Если

*v *v *w *v

учесть их античастицы р, е, ve, vM (фотон не имеет античастицы), то стабильных частиц будет девять.

В табл. 1 приведены характеристики некоторых элементарных частиц, имеющих относительно большое время жизни.

Масса, заряд и другие свойства всех экземпляров элементарных части одного рода совершенно тождественны. Единственные изменения элементарных частиц, которые с достоверностью известны в современной физике, заключаются в превращении одного сорта частиц в другой. При этом частицы либо уничтожаются, либо возникают как целое.

Это не означает, что «элементарные» частицы бесструктурны. На самом деле, в настоящее время нет сомнений в том, что они имеют сложную внутреннюю структуру *). Название «элементарные» отражает лишь тот факт, что в очень широком круге явлений

') См. § 136.

Таблица

эти частицы можно рассматривать как бесструктурные объекты, имеющие некоторые глобальные характеристики (массу, заряд, спин и т. д.).

В нашем курсе, посвященном нерелятивистской квантовой механике, мы будем иметь дело лишь с такими процессами, при которых изменение энергии частиц много меньше их собственной энергии покоя Е0 — тс2. Процессы, при которых происходят превращения и возбуждения элементарных частиц, выходят за рамки нерелятивистской механики *).

Существованием элементарных частиц не исчерпывается атомизм, свойственный микромиру и составляющий его важнейшую отличительную черту. Сложные частицы, образованные из элементарных частиц (например, молекулы, атомы, ядра атомов), также обладают атомистическими свойствами.

Эти свойства обусловлены двумя обстоятельствами. Во-первых, каждый сорт сложных частиц образуется из вполне определенных элементарных частиц (например, атом водорода образуется из одного протона и одного электрона; ядро урана 238 из 92 протонов и 146 нейтронов и т. д.). Во-вторых, внутренние состояния сложных частиц прерывны: для каждой сложной частицы существует своя последовательность вполне определенных возможных состояний, каждое из которых отделено от другого скачкообразными изменениями. Благодаря этому далеко не всякое воздействие может перевести сложную систему, например, из состояния с наименьшей энергией, так называемого нормального состояния, в соседнее — «возбужденное».

Если энергия внешнего воздействия недостаточна для того, чтобы вызвать переход системы из нормального состояния в возбужденное, то по прекращении внешнего воздействия система окажется в том же состоянии, в каком она была до применения этого воздействия (в «нормальном» состоянии). В силу этого атомные системы, подвергаясь какому-либо внешнему воздействию, остаются в широких пределах такими же, какими они были до воздействия, или переходят в новые, вполне определенные состояния. Именно такая скачкообразность в изменении состояния сложных атомных систем была той физической (правда, в явном виде неизвестной) причиной, которая приводила химиков к представлению о неделимости атомов, а физикам позволяла рассматривать атомы в кинетической теории как неизменные материальные точки. Эти неизменность и неделимость соблюдаются лишь до той поры, пока внешние воздействия не достигнут той степени интенсивности, при которой

) Фотоны и нейтрино имеют массу покоя т() — 0. Поэтому они при всех нерг иях являются релятивистскими частицами и не могут изучаться методами реля1Шжстскоп квантовой механики. Подробнее о границах применимости «ванювой механики см. § 141.

окажутся возможными переходы сложной частицы в соседние энергетические состояния.

Благодаря тождественности признаков элементарных частиц и прерывности состояний сложных, частицы микромира не имеют индивидуального «лица». На характерных признаках электрона или атома водорода не отражаются происходившие с ними события.

В отличие от этого на макроскопической системе обычно в той или иной мере запечатлена ее история с тем большей полнотой, чем сложней система.

Прерывность состояний, свойственная микросистемам, доказывается опытным путем. Франк и Герц (1913—1916) пропускали

поток электронов, т. е. электрический ток, через пары ртути. Оказалось, что протекающий ток в зависимости от энергии электронов имеет максимумы и минимумы, изображенные на рис. 2.

У, в в

Первоначально, пока энергия электронов не превосходит 4,9 эв, пучок электронов проходит через пары ртути, не теряя энергии (на самом деле при столкновении электрона с атомом ртути, как с целым, происходит некоторый обмен энергией; однако ввиду того, что масса атома ртути во много раз превышает массу электрона и удар происходит упруго, этим обменом энергий можно пренебречь), и поэтому ток растет с ростом напряжения. Но как только достигается энергия в 4,9 эв, ток падает благодаря тому, что электроны н

страница 6
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164

Скачать книгу "Основы квантовой механики" (21.05Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить синие розы
Рекомендуем фирму Ренесанс - купить деревянную лестницу в дом на второй этаж деревянную дешево цена - доставка, монтаж.
кресло ch 797
Интернет-магазин КНС Нева предлагает факс цена купить - быстро, качественно и надежно! г. Санкт-Петербург, ул. Рузовская, д.11.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)