Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.9: Квантова механіка

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19417

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Як ви вивчаєте те, що, здавалося б, не має сенсу?

    Ми обговорюємо, що електрони знаходяться на орбітах, і це звучить так, ніби ми можемо визначити, де знаходиться електрон в будь-який момент. Ми можемо малювати зображення електронів на орбіті, але реальність така, що ми просто не знаємо точно, де вони знаходяться. Ми швидко розглянемо область науки, яка навіть залишає вчених спантеличені. На запитання про квантову механіку Нільс Бор (який запропонував модель атома Бора) сказав: «Той, хто не шокований квантовою теорією, не зрозумів цього». Річард Фейнман (один із засновників сучасної квантової теорії) заявив: «Думаю, я можу сміливо сказати, що ніхто не розуміє квантової теорії». Отже, давайте зробимо коротку подорож у землю, яка кидає виклик нашому повсякденному світу...

    Квантова механіка

    Вивчення руху великих об'єктів, таких як бейсбол, називається механікою, а точніше, класичною механікою. Через квантову природу електрона та інших крихітних частинок, що рухаються з великими швидкостями, класична механіка недостатня для точного опису їх руху. Квантова механіка - це вивчення руху об'єктів, які мають атомні або субатомні розміри і таким чином демонструють подвійність хвильово-частинок. У класичній механіці розмір і маса задіяних об'єктів ефективно затемнює будь-які квантові ефекти, так що такі об'єкти, здається, отримують або втрачають енергії в будь-яких кількостях. Частинки, рух яких описується квантовою механікою, отримують або втрачають енергію в невеликих шматочках, званих квантами.

    Одним з фундаментальних (і найважчих для розуміння) принципів квантової механіки є те, що електрон є одночасно і частинкою, і хвилею. У повсякденному макроскопічному світі речей, які ми можемо бачити, щось не може бути і тим, і іншим. Але ця подвійність може існувати в квантовому світі субмікроскопічного в атомному масштабі.

    В основі квантової механіки лежить думка про те, що ми не можемо точно вказати місце розташування електрона. Все, що ми можемо сказати, це те, що існує ймовірність того, що вона існує в межах цього певного обсягу простору. Вчений Ервін Шредінгер розробив рівняння, яке займається цими розрахунками, яке ми не будемо переслідувати в цей час.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ервін Шредінгер. (Кредит: Автор Невідомий; Джерело: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Erwin_Schr%25C3%25B6dinger.jpg(opens в новому вікні); Ліцензія: Громадське надбання)

    Резюме

    • Квантова механіка передбачає вивчення матеріалу на атомному рівні, де рух частинок описується отриманням або втратою дискретних величин, званих квантами.
    • У квантовій механіці електрони існують одночасно як частинка і хвиля.
    • Це поле стосується ймовірностей, оскільки ми не можемо точно знайти частинку.

    Рецензія

    1. Що нам допомагає зрозуміти квантова механіка?
    2. Як квантова механіка описує електрон?
    3. Згідно з квантовою механікою, ми не можемо точно вказати місце розташування електрона. Однак що ми можемо зробити, щоб описати його місцезнаходження?