Квантна механика

Из пројекта Википедија


Радови у току!

Један корисник управо ради на овом чланку. Моле се остали корисници да допусте да заврши са радом.
Користите страну за разговор ако имате коментаре и питања у вези с чланком. Хвала на стрпљењу.
Када радови буду завршени, овај шаблон ће бити уклоњен
Шаблон ће бити уклоњен уколико кроз 3 дана од датума постављања нема измена на чланку!


Слика. 1: Таласне функције електрона у водониковом атому. Енергија расте надоле: n=1,2,3,... и угаони момент расте с лева на десно: s, p, d,... Светлија подручја одговарају већој вероватноћи где би могао експериментално нађе електрон.
увећај
Слика. 1: Таласне функције електрона у водониковом атому. Енергија расте надоле: n=1,2,3,... и угаони момент расте с лева на десно: s, p, d,... Светлија подручја одговарају већој вероватноћи где би могао експериментално нађе електрон.

Квантна механика је фундаментална грана теоријске физике којом су замењене класична механика и класична електродинамика при описивању атомских и субатомских појава. Она представља теоријску подлогу многих дисциплина физике и хемије као што су физика кондензоване материје, атомска физика, молекулска физика, физичка хемија, квантна хемија, физика честица и нуклеарна физика. Заједно са Општом теоријом релативности Квантна механика представља један од стубова савремене физике.

Садржај

[уреди] Увод

Израз квант (од латинског quantum (множина quanta) = количина, мноштво, свота, износ, део) односи се на дискретне јединице које теорија приписује извесним физичким величинама као што су енергија и угаони момент атома као што је показано на слици.


[уреди] Теорија

Постоје бројне математички еквивалентне формулације квантне механике. Једна од најстаријих и најчешће коришћених је трансформациона теорија коју је предложио Пол Дирак а која уједињује и уопштава две раније формулације, матричну механику (коју је увео Вернер Хајзенберг) [1] и таласну механику (коју је формулисао Ервин Шредингер).


[уреди] Математичка формулација

[уреди] Веза са другим научним теоријама

[уреди] Примене

Квантна механика успева изванредно успешно да објасни бројен физичке појаве у природи. На пример особине субатомских честица од којих су сачињени сви облици материје могу бити потпуно објашњене преко квантне механике. Исто, комбиновање атома у стварању молекула и виших облика организације материје може се доследно објаснити применом квантне механике из чега је израсла квантна хемија, једна од дисциплина физичке хемије. Релативистичка квантна механика, у принципу, може да објасни скоро целокупну хемију. Другим речима, нема појаве у хемији која не може да буде објашњена квантномеханичком теоријом.


[уреди] Филозофске последице

Због бројних резултата који противурече интуицији квантна механика је од самог заснивања иницирала бројне филозофске дебате и тумачења. Протекле су деценије пре него што су били прихваћени и неки од темеља квантне механике попут Борновог тумачења амплитуде вероватноће.


[уреди] Историја

Да би објаснио спектар зрачења које емитује црно тело Макс Планк је 1900. године увео идеју о дискретној, дакле, квантној природи енергије. Да би објаснио фотоелектрични ефекат Ајнштајн је постулирао да се светлосна енергија преноси у квантима који се данас називају фотонима. Идеја да се енергија зрачења преноси у порцијама (квантима) представља изванердно достигнуће јер је тиме Планкова формула зрачења црног тела добила коначно и своје физичко објашњење. Године 1913. Бор је објаснио спектар водониковог атома, опет користећи квантизацију овог пута и угаоног момента. На сличан начин је Луј де Број 1924. године изложио теорију о таласима материје тврдећи да честице имају таласну природу, употпуњујући Ајнштајнову слику о честичној природи таласа.




[уреди] Хронологија утемељивачких експеримената

  • ~ 1805: Томас Јунгов експеримент са двоструким прорезом којим је демонстрирана таласна природа светлости.
  • 1896: Анри Бекерелов проналазак радиоактивности.
  • 1897: Џозеф Џон Томсоново откриће елетрона и његовог негативног наелетрисања у експериментима са катодном цеви.
  • 1850-1900: Испитивање зрачења црног тела које није могло да се објасни без квантног концепта.
  • 1905: Фотоелектрични ефекат: Ајнштајново објашњење ефекта (за шта је и добио Нобелову награду за физику) увођењем концепта фотона, честице светлости са квантираном енергијом.
  • 1909: Роберт Миликенов експеримент са капљицама уља који је показао да је елетрично наелетрисање јавља у дискретним (квантираним) порцијама.
  • 1911: Радерфордов оглед са расејањем алфа честица на златној фолији којим је напуштен атомски модел "пудинга од шљива" у којем је сугерисано да су маса и наелетрисање атома униформно распоређени по запремини атома.
  • 1920: Штерн-Герлахов експеримент којим је демонстрирана квантна природа спина честице.
  • 1927: Девисон (Clinton Davisson) и Џермер (Lester Germer) показују таласну природу електрона[2] in the Electron diffraction experiment.
  • 1955: Кован (Clyde L. Cowan) и Реинес (Frederick Reines) потврђују постојање неутрина у неутринском експерименту.
  • 1961: Јенсонов (Claus Jönsson) експеримент са расејањем електрона на на двоструком прорезу.
  • 1980: Клаус фон Клицингово (Klaus von Klitzing) откриће квантног Халовог ефекта. Квантна верзија Халовог ефекта омогућила је дефиницију новог стандарда за електрични отпор и врло прецизно независно одређивање вредности константе фине структуре.

[уреди] Видети још

[уреди] Литература

  • P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (1930) -- the beginning chapters provide a very clear and comprehensible introduction
  • David J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 1995. ISBN 0-13-111892-7 -- Шаблон:Please check ISBN A standard undergraduate level text written in an accessible style.
  • Richard P. Feynman, Robert B. Leighton and Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley. Richard Feynman's original lectures (given at Caltech in early 1962) can also be downloaded as an MP3 file from www.audible.com[1]
  • Hugh Everett, Relative State Formulation of Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics vol 29, (1957) pp 454-462.
  • Bryce DeWitt, R. Neill Graham, eds, The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1973), ISBN 0-691-08131-X
  • Albert Messiah, Quantum Mechanics, English translation by G. M. Temmer of Mécanique Quantique, 1966, John Wiley and Sons, vol. I, chapter IV, section III.
  • Richard P. Feynman, QED: The Strange Theory of Light and Matter -- a popular science book about quantum mechanics and quantum field theory that contains many enlightening insights that are interesting for the expert as well
  • Marvin Chester, Primer of Quantum Mechanics, 1987, John Wiley, N.Y. ISBN 0-486-42878-8
  • Hagen Kleinert, Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics, Polymer Physics, and Financial Markets, 3th edition, World Scientific (Singapore, 2004)(also available online here)
  • George Mackey (2004). The mathematical foundations of quantum mechanics. Dover Publications. ISBN 0-486-43517-2.
  • Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X.
  • Omnes, Roland (1999). Understanding Quantum Mechanics. Princeton University Press. ISBN 0-691-00435-8.
  • J. von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Princeton University Press, 1955.
  • H. Weyl, The Theory of Groups and Quantum Mechanics, Dover Publications 1950.
  • Max Jammer, "The Conceptual Development of Quantum Mechanics" (McGraw Hill Book Co., 1966)
  • Gunther Ludwig, "Wave Mechanics" (Pergamon Press, 1968) ISBN 0-08-203204-1
  • Albert Messiah, Quantum Mechanics (Vol. I), English translation from French by G. M. Temmer, fourth printing 1966, North Holland, John Wiley & Sons.
  • Eric R. Scerri, The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford University Press, 2006. Considers the extent to which chemistry and especially the periodic system has been reduced to quantum mechanics. ISBN 0-19-530573-6
  • Слободан Мацура, Јелена Радић-Перић, АТОМИСТИКА, Службени лист, Београд, 2004. (стара квантна теорија и већина утемељиваћких експериментата)

[уреди] Белешке

  1. ^ Након што је 1932. године Хајзенберг добио Нобелову награду за стварање квантне механике улога Макса Борна у томе била је умањена. Биографија Макса Борна из 2005. детаљно описује његову улогу у стварању матричне механике. То је и сам Хајзенберг признао 1950. године у раду посвећеном Максу Планку. Видети: Nancy Thorndike Greenspan, “The End of the Certain World: The Life and Science of Max Born (Basic Books, 2005), pp. 124 - 128, and 285 - 286.
  2. ^ The Davisson-Germer experiment, which demonstrates the wave nature of the electron

[уреди] Спољашње везе

Опште:

Материјал за курс:

Често постављана питања:

Media:

Филозофија:

Шаблон:Physics-footer