| Квантовая теория поляQuantum field theory Квантовая теория поля (КТП) – теория релятивистских квантовых явлений, описывающая элементарные
частицы, их взаимодействия и взаимопревращения на основе фундаментального
и универсального понятия квантованного физического поля.
На основе такого подхода рассеяние двух электронов,
испытавших электромагнитное взаимодействие, можно описать следующим образом
(см. рисунок). Вначале были два свободных (невзаимодействующих) кванта электронного
поля (два электрона), которые двигались навстречу друг другу. См. Также
|
Боттомоний
Чармоний
КТП – наиболее
фундаментальная физическая теория. Квантовая механика является частным случаем
КТП при скоростях, много меньших скорости света. Классическая теория поля
следует из КТП, если постоянную Планка устремить к нулю.
В результате с каждой материальной частицей оказалось
связано новое поле – поле амплитуд вероятности. Таким образом, на смену
полям и частицам – принципиально разным объектам в классической физике –
пришли единые физические объекты – квантовые поля в 4-х мерном пространстве-времени,
по одному для каждого сорта частиц. Элементарное взаимодействие при этом
рассматривается как взаимодействие полей в одной точке или мгновенное превращение
в этой точке одних частиц в другие. Квантовое поле оказалось наиболее фундаментальной
и универсальной формой материи, лежащей в основе всех её проявлений.
В точке 1
один из электронов испустил квант электромагнитного поля (фотон). В точке
2 этот квант электромагнитного поля был поглощён другим электроном. После
этого электроны удалялись, не взаимодействуя. В принципе аппарат КТП позволяет
рассчитывать вероятности переходов от исходной совокупности частиц к заданной
совокупности конечных частиц под влиянием взаимодействия между ними. 
Так КЭД – это квантовая теория электромагнитного поля и электронно-позитронного
полей и их взаимодействий, а также электромагнитных взаимодействий других
заряженных лептонов. КХД – квантовая теория глюонных и кварковых полей и
их взаимодействий, обусловленных наличием у них цветовых зарядов.Квантовая теория – курс на ПостНауке
Курс
Курс лекций о некоторых явлениях в квантовой теории, составленный физиком Эмилем Ахмедовым
Сохранить курс70309 1187
О курсе
Квантовая теория используется для описания удивительно широкого круга явлений. Она применяется повсюду — от работы мобильных телефонов и компьютеров до описания динамики звезд и физики элементарных частиц.
Еще квантовая теория — это взгляд на природу вещей, который поражает своей универсальностью: пределы ее применимости пока неизвестны научному сообществу. Этот курс — попытка объяснить простыми словами современное представление о некоторых явлениях в квантовой теории. Цикл лекций рассказывает о происхождении квантовой механики, парадоксе Хокинга, топологических эффектах, фазовых переходах и суперсимметричных теориях. Как связаны классическая и квантовая теории? Как распадаются черные дыры? Открыта ли суперсимметрия?
физика квантовая физика квантовая механика квантовая теория поля частица суперсимметрия Хокинг Стивен Шредингер Эрвин корпускулярно-волновой дуализм Точные науки
Поделиться
Автор курса
Эмиль Ахмедов
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник и профессор МФТИ и ИТЭФ
Содержание
01
Происхождение квантовой механики
Физик Эмиль Ахмедов о фотоэффекте, опытах Резерфорда и уравнении Шрёдингера, описывающем волновые свойства электронов
Видео
02
Корпускулярно-волновой дуализм
Физик Эмиль Ахмедов о модели атома Томсона, альфа-частицах и рассеянии Резерфорда
Видео
03
Парадокс кота Шредингера
Физик Эмиль Ахмедов о вероятностной интерпретации, замкнутых квантовых системах и формулировке парадокса
Видео
04
Парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена
Физик Эмиль Ахмедов о спорах про квантовую теорию, парадоксе взаимосвязи двух фотонов и развитии научного познания
Видео
05
Корреляции в квантовой теории поля
Физик Эмиль Ахмедов о законе Кулона, теории струн и двумерном пространстве
Видео
06
Топологические дефекты и фазовые переходы
Физик Эмиль Ахмедов о ферромагнетиках, фазовом переходе Березинского — Костерлица — Таулеса и видах фазовых переходов
Видео
07
Рождение частиц в сильных полях
Физик Эмиль Ахмедов о сильном электрическом поле, коллапсе звезд и нескольких вариантах возникновения новых частиц
Видео
08
Эффекты Унру и Соколова — Тернова
Физик Эмиль Ахмедов об обнаружении частиц в пространстве вакуума, самополяризации электронов и различиях эффекта Унру и эффекта Хокинга
Видео
09
Информационный парадокс Хокинга
Физик Эмиль Ахмедов о действии гравитации на электромагнитные волны, информационном парадоксе черных дыр и принципе предсказуемости в науке
Видео
10
Универсальность в квантовой теории поля
Физик Эмиль Ахмедов о кристаллических решетках, постоянной Планка и непрерывном пределе
Видео
11
Ренормализационная группа
Физик Эмиль Ахмедов об идеализации в решении физических задач, бесконечных частотах и принципах фундаментальной физики
Видео
12
Суперсимметрия и суперкоординаты
Физик Эмиль Ахмедов о рядах Тейлора, березиновских координатах и свойствах полей фермионов
Видео
13
Суперсимметричные модели в квантовой теории поля
Физик Дмитрий Казаков о шкале Планка, простейших частицах и экспериментах на Большом адронном коллайдере
Видео
14
3 нерешенные проблемы фундаментальной физики
Физик Эмиль Ахмедов о проблеме конфайнмента кварков, космологической постоянной и квантовой гравитации
Журнал
15
6 книг о квантовой теории
Что читать о квантовой электродинамике, черных дырах и физике элементарных частиц
Книги
Следите за прогрессом
Сохраните курс в личном кабинете, чтобы отслеживать прохождение
Сохранить курсДругие гиды и курсы ПостНауки
Современная математическая физика
Новые методы для новых теорий
10 материаловИсследования смерти
Гид по знаниям о смерти, ее восприятии, репрезентации и культивировании
11 материаловЭкзопланеты
12 лекций астрофизика Сергея Попова об исследованиях планет, обращающихся вокруг других звезд
13 материаловРеликтовое излучение
Курс астрофизика Олега Верходанова, посвященный главному источнику наших знаний о Вселенной
16 материаловЧто такое квантовая теория? | Определение из TechTarget
К
- Айви Вигмор
Квантовая теория — это теоретическая основа современной физики, объясняющая природу и поведение материи и энергии на атомном и субатомном уровне.
Природа и поведение материи и энергии на этом уровне иногда называют квантовой физикой и квантовой механикой. Организации в нескольких странах выделили значительные ресурсы на развитие квантовых вычислений, которые используют квантовую теорию для радикального улучшения вычислительных возможностей по сравнению с тем, что возможно при использовании современных классических компьютеров.
В 1900 году физик Макс Планк представил свою квантовую теорию Немецкому физическому обществу. Планк стремился открыть причину того, что излучение светящегося тела меняет цвет с красного на оранжевый и, наконец, на синий при повышении его температуры. Он обнаружил это, сделав предположение, что энергия существует в отдельных единицах таким же образом, как и материя, а не просто как постоянная электромагнитная волна, как предполагалось ранее, и, следовательно, поддается количественному измерению .0023 , он смог найти ответ на свой вопрос. Существование этих единиц стало первым предположением квантовой теории.
Планк написал математическое уравнение, включающее цифру для представления этих отдельных единиц энергии, которую он назвал квантами . Уравнение очень хорошо объясняло явление; Планк обнаружил, что при определенных дискретных уровнях температуры (кратных базовому минимальному значению) энергия светящегося тела будет занимать разные области цветового спектра. Планк предполагал, что после открытия квантов еще не возникла теория, но на самом деле само их существование предполагало совершенно новое и фундаментальное понимание законов природы. Планк получил Нобелевскую премию по физике за свою теорию в 1918, но разработки различных ученых за тридцатилетний период внесли свой вклад в современное понимание квантовой теории.
Развитие квантовой теории- В 1900 году Планк сделал предположение, что энергия состоит из отдельных единиц или квантов.
- В 1905 году Альберт Эйнштейн предположил, что не только энергия, но и само излучение квантуется таким же образом.
- В 1924 году Луи де Бройль предположил, что нет принципиальной разницы в составе и поведении энергии и материи; на атомном и субатомном уровне любой из них может вести себя так, как если бы он состоял из частиц или волн. Эта теория стала известна как принцип корпускулярно-волнового дуализма : элементарные частицы как энергии, так и материи ведут себя, в зависимости от условий, как частицы или волны.
- В 1927 году Вернер Гейзенберг предположил, что точное одновременное измерение двух взаимодополняющих величин, таких как положение и импульс субатомной частицы, невозможно. Вопреки принципам классической физики, их одновременное измерение неизбежно ошибочно; чем точнее измерено одно значение, тем более ошибочным будет измерение другого значения. Эта теория стала известна как принцип неопределенности, что вызвало известное замечание Альберта Эйнштейна: «Бог не играет в кости».
Двумя основными интерпретациями последствий квантовой теории для природы реальности являются копенгагенская интерпретация и теория многих миров.
Нильс Бор предложил копенгагенскую интерпретацию квантовой теории, утверждающую, что частица есть то, чем она измеряется (например, волна или частица), но нельзя предполагать, что она обладает определенными свойствами или даже существует до тех пор, пока это измеряется. Короче говоря, Бор говорил, что объективной реальности не существует. Это приводит к принципу, называемому суперпозицией, который утверждает, что, хотя мы не знаем, в каком состоянии находится любой объект, на самом деле он находится во всех возможных состояниях одновременно, пока мы не пытаемся проверить.
Чтобы проиллюстрировать эту теорию, мы можем использовать известную и несколько жестокую аналогию с котом Шрёдингера. Сначала берем живого кота и помещаем его в толстый свинцовый ящик. На данном этапе сомнений в том, что кошка жива, не возникает. Затем мы бросаем флакон с цианидом и запечатываем коробку. Мы не знаем, жива ли кошка или капсула с цианидом разбилась, и кошка умерла. Поскольку мы не знаем, кот и мертв, и жив, согласно квантовому закону – в суперпозиции состояний.
Только когда мы открываем коробку и видим, в каком состоянии находится кошка, суперпозиция теряется, и кошка должна быть либо жива, либо мертва.
Вторая интерпретация квантовой теории — это теория многих миров (или мультивселенной ). Она утверждает, что как только существует возможность для любого объекта находиться в каком-либо состоянии, вселенная этого объекта превращается в серию параллельных Вселенные равны числу возможных состояний, в которых может существовать этот объект, причем каждая вселенная содержит единственное уникальное возможное состояние этого объекта. таким образом, чтобы все возможные состояния были затронуты тем или иным образом.Стивен Хокинг и покойный Ричард Фейнман принадлежат к числу ученых, отдавших предпочтение теории многих миров9.0014
Влияние квантовой теории Несмотря на то, что ученые на протяжении всего прошлого века отказывались принимать выводы из квантовой теории, в том числе Планк и Эйнштейн, принципы этой теории неоднократно подтверждались экспериментами, даже когда ученые пытались их опровергнуть.
Квантовая теория и теория относительности Эйнштейна составляют основу современной физики. Принципы квантовой физики применяются во все большем числе областей, включая квантовую оптику, квантовую химию, квантовые вычисления и квантовую криптографию.
Последнее обновление: октябрь 2020 г.
Продолжить чтение О квантовой теории- 5 терминов для быстрого изучения квантовых вычислений
- https://searchdatacenter.techtarget.com/feature/5-quick-quantum-computing-terms-to-learn
- Новый ученый исследует квантовый мир
- Новая квантовая теория может объяснить течение времени
- PBS объясняет квантовую механику
экологичные вычисления
«Зеленые» вычисления, также известные как «зеленые технологии», представляют собой использование компьютеров и других вычислительных устройств и оборудования энергосберегающими и экологически безопасными способами.
Сеть
- оптоволокно до дома (FTTH)
Оптоволокно до дома (FTTH), также называемое оптоволоконным кабелем до помещения (FTTP), представляет собой установку и использование оптического волокна от центрального …
- Манчестерское кодирование
При передаче данных манчестерское кодирование — это форма цифрового кодирования, в которой состояние бита данных — 0 или 1 — представляется …
- нслукап
Nslookup — это название программы, которая позволяет пользователям вводить имя хоста и узнавать соответствующий IP-адрес или доменное имя…
Безопасность
- WPA3
WPA3, также известный как Wi-Fi Protected Access 3, является третьей итерацией стандарта сертификации безопасности, разработанного Wi-Fi …
- брандмауэр
Брандмауэр — это устройство сетевой безопасности, которое предотвращает несанкционированный доступ к сети.
Проверяет входящий и исходящий трафик… - защита облачных рабочих нагрузок
Защита рабочих нагрузок в облаке — это защита рабочих нагрузок, распределенных по нескольким облачным средам. Предприятия, использующие …
Проверяет входящий и исходящий трафик…ИТ-директор
- Agile-манифест
The Agile Manifesto — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, в которые его авторы верят разработчикам программного обеспечения…
- Общее управление качеством (TQM)
Total Quality Management (TQM) — это система управления, основанная на вере в то, что организация может добиться долгосрочного успеха, …
- системное мышление
Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…
HRSoftware
- непрерывное управление производительностью
Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) — это надзор за работой сотрудника .
.. - вовлечения сотрудников
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.
- кадровый резерв
Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.
..Служба поддержки клиентов
- бесконтактная оплата
Бесконтактный платеж — это беспроводная финансовая транзакция, при которой покупатель совершает покупку, перемещая токен безопасности в …
- исходящий вызов
Исходящий вызов — это вызов, инициированный оператором центра обработки вызовов клиенту от имени центра обработки вызовов или клиента.
- социальная CRM
Social CRM, или социальное управление взаимоотношениями с клиентами, — это управление взаимоотношениями с клиентами и взаимодействие с ними, поддерживаемое .
..
..8.3: Квантовая теория — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 24211
Цели обучения
- Понять, как квантуется энергия.
К концу 19 века многие физики считали, что их дисциплина находится на пути к объяснению большинства природных явлений. Они могли рассчитать движение материальных объектов, используя законы классической механики Ньютона, и они могли описать свойства лучистой энергии, используя математические соотношения, известные как уравнения Максвелла, разработанные в 1873 году Джеймсом Клерком Максвеллом, шотландским физиком. Вселенная казалась простым и упорядоченным местом, содержащим материю, которая состояла из частиц, обладающих массой, положение и движение которых можно было точно описать, и электромагнитное излучение, которое рассматривалось как не имеющее массы и точное положение которого в пространстве не могло быть определено.
быть исправлено. Таким образом, материя и энергия считались отдельными и не связанными между собой явлениями. Вскоре, однако, ученые стали более внимательно присматриваться к нескольким неудобным явлениям, которые могли , а не , можно объяснить теориями, доступными в то время.
Излучение черного тела
Одним из явлений, которое казалось противоречащим теориям классической физики, было излучение черного тела, то есть электромагнитное излучение, длина волны и цвет которого зависят от температуры объекта. Длина волны энергии, излучаемой объектом, зависит только от его температуры, а не от его поверхности или состава. Следовательно, горелка электрической плиты или нить накала обогревателя при нагревании светятся тускло-красным или оранжевым светом, тогда как гораздо более нагретая вольфрамовая проволока в лампе накаливания испускает желтоватый свет.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Излучение абсолютно черного тела. При нагревании все объекты излучают электромагнитное излучение, длина волны (и цвет) которого зависит от температуры объекта.
Объект с относительно низкой температурой, такой как подкова, выкованная кузнецом, кажется красным, тогда как объект с более высокой температурой, такой как поверхность солнца, кажется желтым или белым. Изображения использованы с разрешения Википедии. Интенсивность излучения является мерой энергии, излучаемой на единицу площади. График зависимости интенсивности излучения абсолютно черного тела от длины волны для объекта при различных температурах показан на рисунке \(\PageIndex{2}\). Одно из основных предположений классической физики заключалось в том, что энергия увеличивается или уменьшается плавным и непрерывным образом. Например, классическая физика предсказывала, что по мере уменьшения длины волны интенсивность излучения, излучаемого объектом, должна увеличиваться по плавной кривой без ограничений на для всех температур, как показано пунктирной линией для 6000 K на рисунке \(\PageIndex{2}\). Таким образом, классическая физика не могла объяснить резкое уменьшение интенсивности излучения в более коротких длинах волн (прежде всего в ультрафиолетовой области спектра), получившее название «ультрафиолетовой катастрофы».
Однако в 1900 году немецкий физик Макс Планк (1858–1947) объяснил ультрафиолетовую катастрофу, предположив, что энергия электромагнитных волн равна квантовал , а не непрерывно. Это означает, что для каждой температуры существует максимальная интенсивность излучения, испускаемого черным телом, что соответствует пикам на рисунке \(\PageIndex{2}\), поэтому интенсивность не следует плавной кривой, поскольку температура возрастает, как и предсказывает классическая физика. Таким образом, энергия могла быть получена или потеряна только в целых кратных какой-либо наименьшей единице энергии, квант (наименьшая возможная единица энергии). Энергия может быть получена или потеряна только целыми кратными кванта.
По мере повышения температуры объекта максимальная интенсивность смещается в сторону более коротких длин волн, что последовательно приводит к оранжевому, желтому и, наконец, белому свету. При высоких температурах все длины волн видимого света излучаются примерно с одинаковой интенсивностью. Спектр белого света, показанный для объекта при температуре 6000 К, очень близок к спектру света, излучаемого солнцем (рис. \(\PageIndex{1}\)). Обратите внимание на резкое уменьшение интенсивности излучения на длинах волн ниже 400 нм, составившее ультрафиолетовую катастрофу. Классический прогноз не полностью соответствует экспериментальным кривым и не имеет максимальной интенсивности.Макс Планк (1858–1947)
Помимо того, что он был физиком, Планк был одаренным пианистом, который одно время считал музыку своей карьерой. В 1930-е годы Планк считал своим долгом остаться в Германии, несмотря на его открытое несогласие с политикой нацистского правительства.
Один из его сыновей был казнен в 1944 году за участие в неудачной попытке убийства Гитлера, а бомбардировки в последние недели Второй мировой войны разрушили дом Планка.
После Второй мировой войны крупная немецкая научно-исследовательская организация была переименована в Общество Макса Планка.
Хотя квантование может показаться незнакомой концепцией, мы часто сталкиваемся с ним. Например, деньги США кратны копейкам. Точно так же музыкальные инструменты, такие как фортепиано или труба, могут воспроизводить только определенные музыкальные ноты, такие как до или фа-диез. Поскольку эти инструменты не могут воспроизводить непрерывный диапазон частот, их частоты квантуются. Даже электрический заряд квантуется: ион может иметь заряд -1 или -2, но 90 218, а не 90 219 -1,33 заряда электрона.
Планк постулировал, что энергия определенного кванта лучистой энергии может быть описана Максом Планком (1858–1947) уравнением
\[ E=h u \label{8.3.1}\]
где константа пропорциональности h называют постоянной Планка, одной из наиболее точно известных фундаментальных констант в науке. Для наших целей обычно достаточно его значения до четырех значащих цифр:
ч = 6,626 × 10 −34 Дж•с (джоуль-секунды)
По мере увеличения частоты электромагнитного излучения увеличивается величина соответствующего кванта лучистой энергии.
Предполагая, что энергия может излучаться объектом только в целых кратных 90 218 ч 90 219 ν, Планк разработал уравнение, которое соответствует экспериментальным данным, показанным на рисунке \(\PageIndex{2}\). Мы можем качественно понять планковское объяснение ультрафиолетовой катастрофы следующим образом: при низких температурах испускается излучение только с относительно низкими частотами, что соответствует низкоэнергетическим квантам. По мере повышения температуры объекта увеличивается вероятность испускания излучения с более высокими частотами, соответствующими квантам с более высокой энергией. Однако при любой температуре для объекта просто более вероятно, что он потеряет энергию, испустив большое количество квантов с более низкой энергией, чем один квант с очень высокой энергией, соответствующий ультрафиолетовому излучению. Результатом является максимум на графике зависимости интенсивности испускаемого излучения от длины волны, как показано на рисунке \(\PageIndex{2}\), и сдвиг положения максимума в сторону меньшей длины волны (более высокой частоты) при повышении температуры.
В то время, когда он предложил свою радикальную гипотезу, Планк не мог объяснить, почему следует квантовать энергии. Первоначально его гипотеза объясняла только один набор экспериментальных данных — излучение абсолютно черного тела. Если бы квантование наблюдалось для большого числа различных явлений, то квантование стало бы законом. Со временем может быть разработана теория, объясняющая этот закон. Как оказалось, гипотеза Планка была тем семенем, из которого выросла современная физика.
Фотоэлектрический эффект
Всего через пять лет после того, как он ее предложил, гипотеза квантования Планка была использована для объяснения второго явления, противоречащего общепринятым законам классической физики. Когда некоторые металлы подвергаются воздействию света, с их поверхности выбрасываются электроны (рис. \(\PageIndex{3}\)). Классическая физика предсказывала, что количество испускаемых электронов и их кинетическая энергия должны зависеть только от интенсивности света, а не от его частоты.
На самом деле, однако, было обнаружено, что каждый металл имеет характерную пороговую частоту света; ниже этой частоты электроны не испускаются независимо от интенсивности света. Было обнаружено, что выше пороговой частоты количество испускаемых электронов пропорционально интенсивности света, а их кинетическая энергия пропорциональна частоте. Это явление было названо фотоэлектрическим эффектом (явление, при котором электроны выбрасываются с поверхности металла, подвергшегося воздействию света).
(c) В отличие от предсказаний классической физики, электроны не испускаются, когда фотоны света с энергией менее E o , такие как красный свет, бьют по катоду. Энергия фиолетового света выше пороговой частоты, поэтому количество испускаемых фотонов пропорционально интенсивности света. Альберт Эйнштейн (1879–1955; Нобелевская премия по физике, 1921) быстро понял, что гипотеза Планка о квантовании лучистой энергии может также объяснить фотоэлектрический эффект. Ключевой особенностью гипотезы Эйнштейна было предположение, что лучистая энергия поступает к поверхности металла в виде частиц, которые мы сейчас называем фотонами (квант лучистой энергии, каждый из которых обладает определенной энергетической энергией 9).0218 E , определяемое уравнением 8.3.1. Эйнштейн постулировал, что каждый металл обладает особым электростатическим притяжением к своим электронам, которое необходимо преодолеть, прежде чем электрон может быть испущен с его поверхности ( E o = h ν o ).
Если фотоны света с энергией менее 90 218 E 90 219 90 276 o 90 277 ударяются о металлическую поверхность, ни один фотон не имеет достаточно энергии, чтобы выбросить электрон, поэтому электроны не испускаются независимо от интенсивности света. Если фотон с энергией больше E o ударяет в металл, то часть его энергии расходуется на преодоление сил, удерживающих электрон на поверхности металла, а избыточная энергия проявляется как кинетическая энергия выбитого электрона:
\[кинетическая\ ; энергия\; из\; выброшен\; электрон=E-E_{o}=h u -h u _{o}=h\left ( u – u _{o} \right ) \label{8.3.2}\]
Когда в металл попадает свет с энергии выше пороговой энергии E o , число испущенных электронов пропорционально интенсивность светового луча, что соответствует количеству фотонов на квадратный сантиметр, но кинетическая энергия испущенных электронов пропорциональна частоте света. Таким образом Эйнштейн показал, что энергия испускаемых электронов зависит от частоты света, вопреки предсказанию классической физики.
Альберт Эйнштейн (1879–1955)
В 1900 году Эйнштейн работал в швейцарском патентном бюро в Берне. Он родился в Германии, и на протяжении всего его детства его родители и учителя беспокоились, что он может иметь отклонения в развитии. Работа в патентном бюро была низкоуровневой государственной должностью, не требовательной, но она позволяла Эйнштейну проводить много времени за чтением и размышлениями о физике.
В 1905 году, в свой «чудесный год», он опубликовал четыре статьи, которые произвели революцию в физике. Один был по специальной теории относительности, второй по эквивалентности массы и энергии, третий по броуновскому движению и четвертый по фотоэлектрическому эффекту, за который он получил Нобелевскую премию в 1919 г.
21, теория относительности и эквивалентность энергии и материи в то время все еще вызывали споры.
Постулат Планка и Эйнштейна о том, что энергия квантуется, во многом похож на дальтоновское описание атомов. Обе теории основаны на существовании простых строительных блоков, атомов в одном случае и квантов энергии в другом. Таким образом, работы Планка и Эйнштейна предполагали связь между квантованной природой энергии и свойствами отдельных атомов.
Пример \(\PageIndex{1}\)
Рубиновый лазер, устройство, излучающее свет в узком диапазоне длин волн, испускает красный свет с длиной волны 694,3 нм (рис. \(\PageIndex{4}\)). Какова энергия в джоулях одного фотона?
Дано: длина волны
Запрошено: энергия одиночного фотона.
Стратегия:
- Используйте уравнение 6.1.2 и уравнение 8.3.1 для расчета энергии в джоулях.
Решение:
Энергия одного фотона определяется выражением 90 218 E 90 219 = 90 218 ч 90 219 ν = 90 218 ч 90 219 /λ.
Упражнение \(\PageIndex{1}\)
Рентгеновский генератор, например, используемый в больницах, излучает излучение с длиной волны 1,544 Å.
- Какова энергия в джоулях одного фотона?
- Во сколько раз более энергичен один рентгеновский фотон с этой длиной волны, чем фотон, излучаемый рубиновым лазером?
Ответить
9{-15}\; Дж/фотон\)Фотоэлектрический эффект: https://youtu.be/mxBMxJLauQk
Резюме
- Основными строительными блоками энергии являются кванты, а материи — атомы.
Свойства излучения черного тела , излучения, испускаемого горячими объектами, не могут быть объяснены классической физикой. Макс Планк постулировал, что энергия квантуется и может быть испущена или поглощена только целым числом, кратным небольшой единице энергии, известной как квант .