Физика > Волновая природа материи приводит к квантованию
Изучите процесс квантования и квантовые уровни энергии. Читайте о роли углового момента, механизме квантования атомов, формула, движения электронов Бора.
Волновая природа материи вызывает квантование уровней энергии в связанных системах.
Задача обучения
- Разобраться в связи волновой природы вещества и квантового уровня энергии.
Основные пункты
- Струны в музыкальных инструментах способны создавать исключительно специфические высоты, потому что только определенная длина волны способна вписаться.
- Как только электрон связан кулоновским потенциалом ядра, он теряет возможность обладать произвольной волновой длиной.
- Квантование Бора можно добыть из условия конструктивной интерференции волны электронного вещества в круговой орбите.
Термины
- Волна материи – концепция двойственности материи волновой частички.
- Квантование – объяснение физических явлений с позиции квантовой механики.
- Угловой момент – векторная величина, характеризующая объект в круговом движении.
Чтобы разобраться в том, почему волновая природа материи вызывает квантование, давайте рассмотрим пример из классической механики, используя базовую струну. Если она свободна и не привязана к чему-то, то можно заметить, как она колеблется на любой управляемой частоте. Но здесь она может формировать только определенный список действий, потому что лишь определенные волны вписываются в струну с заданной длиной и фиксированными концами. Как только струна свяжется с системой, то ограничит допуск волн по параметрам.
Этот механизм приводит к квантованию атомов. Волновая природа материи становится причиной квантования уровней энергии в связанных системах. Волна материи у свободного электрона способна обладать любой длиной, определяемой импульсом. Но, если кулоновский потенциал ядра свяжет электрон, то последний лишается произвольной длины волны.
Третья и четвертая разрешенные круговые орбиты обладают тремя-четырьмя длинами волны
Если предположить, что кратный волновой длине интеграл приравнивается к окружности, то получим:
nλn = 2πrn (n = 1,2,3, ...)
Подставляем λ = и выходит:
Угловой момент L = mevr, поэтому формируется квантование момента количества движения:
Бору пришлось выдвинуть гипотезу в качестве правила для разрешенных орбит. Сейчас мы знаем это как условие конструктивной интерференции электрона на круговой орбите.
Раздел Физика |
|||||
Обзор | |||||
Ранний атом |
|
||||
Атомная физика и квантовая механика | |||||
Приложения атомной физики | |||||
Многоэлектронные атомы |