Атомни системи. Основни положения в класическата атомна теория
Изтегляне 3.41 Mb.
|
| E=mc2
Немската физичка Лизи Майтнер първа разбира, че при разцепването на ядрата (например при разцепването на уран (238) на барий (137.3) и криптон (83.79) се губи маса и тази маса отговаря точно на енергията по формулата на Айнщайн, т.е. при ядрените реакции масата се превръща в енергия. 4.3.Теория на Дьо Бройл, П рез 1924г. френският благородник Луис дьо Броил (Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7-ми дук (принц) de Broglie, 15 август 1892 – 19 март 1987) пише своята докторска дисертация. В нея той следвайки идеята на Айнщайн постулира, че не само светлината и,ма двойствен характер, т.е., вълни и частици, но и другите частици, като електроните имат такъв характер. Според него всяка движеща се частица има прикрепена към нея вълна, която той нарича вълна-пилот (водеща вълна). Така той постулира следното равенство: Е=hν=mc2 Вижда се, че лявата страна на това неравенство представя вълновите свойства на частиците, а сяната страна тяхната корпоскулярна природа. От E = hν и от ν = c/λ следва, че λ= h/p = h/mv От тук следва равенствата: nλ= 2πr и: nλ = 2πr П оследното неравенство показва, че само тези орбити са позволени, при които дължината на окръжността (определена от радиуса r) отговаря на цяло число дължини на вълната (Фигура ХХ а). При тези орбити се образува стояща вълна, при която се застъпват връх със връх и дол със дол (т.е., вълната е във фаза) и вълната се усилва следствие на такава интерференция и обратно, за орбити, за които не е изпълнено това условие, интерференцията води до загасване на вълните, такива орбити не са разрешени. (Фигура ХХ б). Орбити на един реален атом са показани на Фигура ХХ. П рез 1924г. Дейвидсън и Джермер откриват дифракцията на електроните, с което потвърждават валидността на хипотезата на дьо Бройл. 4.4.Принцип на неопределеността на Хайзенберг. Една следваща стъпка в развитие на теорията е направена от германският физик Вернер Хайзенберг. Той дава така наречения принцип на неопределеност и на основата на него той развива матричната квантова механика. Принципът на неопределеността,твърди, че мястото r и импулса p=mv на дадена частица не могат да бъдат определяни едновременно с безкрайна точност. Защо това е така? Защото мястото, зададено с координатите говори за вълнов характер (вълната е разлята в пространството) докато импулса определя корпускуларният характер на частицата. Математически това се изразява по следния начин. Всяко намаляване на разликата Δх, т.е., ако се опитаме да локализираме частицата абсолютно точно, то ние не можем да определим импулса Δр с такава точност, като прага на точността е . Такава зависимост съществува и между енергията E и времето t: = к ъдето константата на Планк е равна на: и константата на Дирак е Това съотношение е следствие на вълновият характер на частиците. Когато се опитвате да локализирате частицата в произволно малка област на пространството вие фактически третирате нейния корпускуларен характер, тогава при прага, даден от принципа на неопределеността, започва да се проявяват вълновите свойства, нараства импулса. Обратно, ако се стремите да определите скоростта (импулса) с голяма точност, от определен праг, даден с принципа на неопределеност, започват да се проявяват частичковите свойства и частицата не може да се локализира. Според Хайзенберг този принцип на неопределеността се дължи на факта, че двойката величини, които са спрегнати в него са свързани помежду си, те се преобразуват взаимно с преобразуванията на Фурие. По-нататък Нилс Бор предлага своят принцип на допълнителността. Според този принцип всеки обект притежава две допълващи се свойства, които са свързани с преобразуване на Фурие. Така обекта електрон има както прекъснат (корпускуларен характер), така и непрекъснат характер на вълна, които са взаимно обвързани. Ако вие се опитате да определите местоположението му, то се задейства инерцията му (нараства импулса), което води до невъзможност да се определи точно местоположението му. На основата на принципа на неопределеността и принципът на допълнителността се формира така наречената Копенхагенска интерпретация на квантовата механика. Към тази интерпретация се придържат физиците Нилс Бор, Вернер Хайзенберг, Паули, Макс Борн и др. Сериозни противници на тази интерпретация, обаче са Алберт Айнщайн, Луи дьо Бройл, Ервин Шрьодингер, Дейвид Бом и мн. др. Въпреки, че официално се приема Копенхагенската интерпретация, то една голяма част от физиците не са съгласни с нея. Изтегляне 3.41 Mb. Сподели с приятели:
|