14.3: Матерія як хвиля

Last updated
Save as PDF

Page ID: 73406

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

[Через] кілька хвилин я буду все розтанути... Я був злий у свої дні, але я ніколи не думав, що маленька дівчинка, як ти, коли-небудь зможе розтопити мене і покінчити з моїми злими вчинками. Подивіться - ось я йду! - Зла відьма Заходу

Як Зла Відьма дізналася важкий шлях, втрата молекулярної згуртованості може бути неприємною. Ось чому ми повинні бути дуже вдячні, що поняття квантової фізики застосовуються як до матерії, так і до світла. Якби матерія підкорялася законам класичної фізики, молекул не існувало б.

Розглянемо, наприклад, найпростіший атом, водень. Чому один атом водню утворює хімічний зв'язок з іншим атомом водню? Грубо кажучи, ми очікуємо, що сусідня пара атомів водню, А і В, не буде чинити жодної сили один на одного, привабливою або відразливою: є дві відштовхуючі взаємодії (протон А з протоном В і електрон А з електроном В) і дві привабливі взаємодії (протон А з електроном В і електрон А з протон В). Думаючи трохи точніше, ми повинні навіть очікувати, що як тільки два атоми наберуться досить близько, взаємодія буде відразливою. Наприклад, якби ви стиснули їх так близько один до одного, що два протони були майже один на одного, між ними було б надзвичайно сильне відштовхування через\(1/r^2\) природу електричної сили. Відштовхування між електронами не було б таким сильним, оскільки кожен електрон коливається на великій площі, і навряд чи буде знайдений прямо на іншому електроні. Таким чином, молекули водню не повинні існувати відповідно до класичної фізики.

Квантова фізика на допомогу! Як ми побачимо незабаром, вся проблема вирішується шляхом застосування тих же квантових понять до електронів, які ми вже використовували для фотонів.

Дописувачі та атрибуція

Template:ContribCrowell