1.Опыт Франка-Герца

показал, что внутр. энергия атома не может изменяться непрерывно, а принимает определённые дискретные значения (квантуется). Впервые поставлен в 1913 нем. физиками Дж. Франком Г. Герцем. Сыграл важную роль в эксперим. подтверждении квант. теории атома Н. Бора.

В опыте исследовалась зависимость силы тока I от ускоряющего потенциала V между катодом К и сеткой С1; между сеткой С2 и анодом А приложен замедляющий потенциал; эл-ны, ускоренные в области I, попадают в область II между сетками, где испытывают соударения с атомами паров ртути (к-рыми заполнена трубка Л) (рис.). Те из эл-нов, к-рые после соударений имеют достаточную энергию, чтобы преодолеть замедляющий потенциал в области III, попадают на анод. При увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 В сила тока, регистрируемая гальванометром Г, возрастает монотонно. Следовательно, соударения эл-нов с атомами при энергиях 4,9 эВ упругие и не меняют внутр. энергии атомов. Если V превышает 4,9 В (и кратные значения 9,8 В, 14,7 В, . . .), на кривой I(V) появляются спады, указывающие на то, что при энергиях эл-нов 4,9 эВ их соударения с атомами становятся неупругими, т. е. энергия эл-нов переходит во внутр. энергию атомов. При значениях энергии, кратных 4,9 эВ, эл-ны могут неск. раз испытывать неупругие столкновения, отдавая каждый раз по 4,9 эВ атому. Следовательно, Ф.—Г. о. показал, что 4,9 эВ — наименьшая возможная порция энергии (наименьший квант энергии), к-рая может быть поглощена атомом ртути в основном энергетич. состоянии.

2.Туннельный эффект.

Туннельный эффект, туннели́рование — преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера. Туннельный эффект — явление исключительно квантовой природы, невозможное и даже полностью противоречащее классической механике. Аналогом туннельного эффекта в волновой оптике может служить проникновение световой волны внутрь отражающей среды (на расстояния порядка длины световой волны) в условиях, когда, с точки зрения геометрической оптики, происходит полное внутреннее отражение. Явление туннелирования лежит в основе многих важных процессов в атомной и молекулярной физике, в физике атомного ядра, твёрдого тела и т. д.

Туннельный эффект можно объяснить соотношением неопределённостей. Записанное в виде: ,

оно показывает, что при ограничении квантовой частицы по координате, то есть увеличении её определённости по x, её импульс p становится менее определённым. Случайным образом неопределённость импульса может добавить частице энергии для преодоления барьера. Таким образом, с некоторой вероятностью квантовая частица может проникнуть через барьер, а средняя энергия частицы останется неизменной.

Билет 11

1 Постулаты Бора.

1)«постулат о стационарных состояниях»:

Атомы могут существовать длительное время только в определенных состояниях; в

этих состояниях, несмотря на движение электронов в атоме, атомы не излучают и

не поглощают энергию. В этих состояниях атомы обладают энергиями, образующими

дискретный (прерывистый) ряд. Эти состояния получили название стационарные. m

eur=nh/2p.

2)«постулат условия частот»:

При переходе из одного стационарного состояния в другое атомы поглощают или

испускают строго определенное количество энергии. hw=En-Em, где n- исходный

уровень, m- уровень, на который перешел электрон; когда n>m, то энергия

излучается, когда n<m, то энергия поглощается.

2. Основы квантовой теории

Оператор физической величины — линейный оператор, используемый в квантовой механике для представления какой-либо измеримой физической величины (наблюдаемой). Операторы величин в квантовой механике являются эрмитовыми.

Можно сказать, что, с математической точки зрения, основной смысл каждого оператора состоит в том, что он может действовать на вектор и давать в результате другой вектор. В таком случае, в квантовой механике операторы используются не по прямому назначению.

В квантовой механике используется математическое свойство линейных операторов, заключающееся в том, что каждый из них имеет собственные векторы и собственные значения.

Примеры

Билет 12