Hoe om kwantumfisika te verstaan

Hou in gedagte dat groot massa deeltjies deur `n klassieke na kwantum oorgang gaan. Hoewel die vrye elektron toon kwantum eienskappe (soos rotasie), wanneer nader die elektron ongebonde atoom vertraag (miskien deur afgee fotone van lig), en ondergaan oorgang van die klassieke gedrag te kwantum terwyl sy energie onder die ioniseringsenergie afneem. Die elektron gebind om die atoom en sy hoekmomentum met betrekking tot die atoomkern is beperk tot die gekwantiseerde waardes van orbitale wat kan beset. Die oorgang is skielik. `N Mens kan hierdie oorgang met `n meganiese stelsel wat verander van `n onstabiele vertoon `n stabiele gedrag of van `n eenvoudige vertoning chaotiese gedrag, of selfs `n vuurpyl verlangsaming en gaan onder die uitlaat snelheid en betree `n wentelbaan te vergelyk rondom `n ster of ander hemelse voorwerp. In teenstelling, fotone (wat geen massa het) gaan nie deur daardie oorgang nie: fotone beweeg slegs deur die ruimte onveranderd totdat hulle met ander deeltjies in wisselwerking is en dan verdwyn. Sien in die nag lug, `n paar sterre fotone reis deur ligjare van ruimte onveranderd en dan interaksie met `n elektron in `n molekule van jou retina, oorgedra hul energie en dan verdwyn.

Verstaan ​​wat deeltjies is en die golfdualiteit. Dit postuleer dat alle materie sowel golf- as deeltjie-eienskappe het. `N Sentrale begrip van kwantummeganika, hierdie dualiteit verwys na die onvermoë van klassieke begrippe soos "deeltjie" en "golf" Om die gedrag van voorwerpe op die kwantumskaal te beskryf. Vir `n volledige begrip van die dualiteit van materie, moet konsepte van die Compton-effek, foto-elektriese effek, Broglie-golflengte en Planck se formule vir swart liggaam bestraling wees. Al hierdie effekte en teorieë toon die dubbele aard van materie. Daar is verskillende eksperimente om die lig van wetenskaplike bewys dat lig `n dubbele natuur, dit wil sê deeltjie en golfgeaardheid ... In 1901, Max Planck gepubliseer `n ontleding wat daarin geslaag het om die waargenome spektrum van die uitgestraal word deur lig te reproduseer `n helder voorwerp. Om dit te bereik, moes Planck `n wiskundige veronderstelling ad hoc maak van gekwantiseerde aksie van die ossillators (swartbody atome) wat straling uitstraal. Dit was Einstein wat later voorgestel het dat dit die elektromagnetiese straling self is wat in fotone gekwantiseer word.

Verstaan ​​die onsekerheidsbeginsel. Die onsekerheidsbeginsel bepaal dat sekere pare fisiese eienskappe, soos posisie en momentum, nie gelyktydig met willekeurige hoë presisie bekend kan wees nie. In kwantumfisika word `n deeltjie beskryf as `n pakkie golwe wat aanleiding gee tot hierdie verskynsel. Oorweeg die meting van die posisie van `n deeltjie. Dit kan oral wees. Die golfpakket van die deeltjie het `n nie-nul amplitude, dit wil sê die posisie is onseker, dit kan oral langs die golfpakket wees. Om `n akkurate lees van die posisie te kry, moet hierdie golfpakket wees "saamgeperste" so veel as moontlik, wat beteken dat dit saamgestel moet word uit `n toenemende aantal sinusvormige golwe wat saam is. Die oomblik van die deeltjie is eweredig aan die golfgetal van een van hierdie golwe, maar dit kan enige van hulle wees. So `n meer akkurate meting van posisie, deur meer golwe te voeg, beteken dat die meting van die oomblik minder akkuraat word (en andersom).

Verstaan ​​die golffunksie. `N Golffunksie of golffunksie is `n wiskundige hulpmiddel van kwantummeganika, wat die kwantumtoestand van `n deeltjie of stelsel van deeltjies beskryf. Dit word algemeen as `n eienskap van deeltjies toegepas in verhouding tot hul golfpartikeldualiteit, waar ψ (posisie, tyd) aangedui word en waar | ψ | is gelyk aan die waarskynlikheid om die voorwerp op `n gegewe tyd en plek te vind. Byvoorbeeld, in `n atoom met `n enkele elektron, soos waterstof of geïoniseerde helium, bied die golffunksie van die elektron `n volledige beskrywing van hoe die elektron optree. Dit kan ontbind word in `n reeks atoomorbitale wat `n basis vorm vir die moontlike golffunksies. Vir atome met meer as een elektron (of enige stelsel met veelvoudige deeltjies) is die onderliggende ruimte die moontlike konfigurasies van al die elektrone en die golffunksie beskryf die waarskynlikhede van daardie konfigurasies. In die oplos van taakprobleme wat die golffunksie behels, is bekendheid met komplekse getalle `n voorvereiste. Ander vereistes sluit in die berekeninge van lineêre algebra, die Euler-formule van `n komplekse analise en die brak-notasie.

Verstaan ​​die Schrödingervergelyking. Dit is `n vergelyking wat beskryf hoe die kwantumstaat van `n fisiese stelsel oor tyd verander. Dit is `n sentrale element van kwantummeganika, net soos Newton se wette vir klassieke meganika is. Oplossings vir die Schrödingervergelyking beskryf nie net die molekulêre, atoom en subatomiese stelsels, maar ook, moontlik selfs die ganse heelal makroskopiese stelsels. Die meeste algemene vorm is afhanklik Schrödingervergelyking, terwyl dit `n beskrywing van `n stelsel ontwikkel met verloop van tyd. Vir stelsels in `n stilstaande toestand is die Schrödingervergelyking onafhanklik van tyd voldoende. Benaderde oplossings onafhanklik van tyd. Die Schrödingervergelyking word algemeen gebruik om die energie vlakke en ander eienskappe van atome en molekules te bereken.