kvantová fyzika Flashcards
Jaká je podstata světla?
korpuskulárně vlnový dualismus
Jak se šíří světlo prostředím?
- buď jako částice nebo jako vlna => korpuskulárně vlnový charakter
- nepotřebuje látkové prostředí
Kde v praxi využíváme fotoelektrický jev
fotorezsitor, fotovoltaika, fotodioda, televizní kamery, expozimetry
Jaký je princip vnitřního a vnějšího fotoelektrického jevu?
vnější fotoelektrický jev - vlivem dopadajícího záření na látku se z látky uvolňují elektrony, které látku opustí a pohybují se v okolním plynu nebo vakuu.
vnitřní fotoelektrický jev - uvolněné elektrony zůstávají v látce. (dojde ke změně v obsazení energetických hladin elektronů)
Jaké jsou zákony fotoelektrického jevu?
Rychlost elektronů nezávisí na intenzitě světla, ale jen na jeho barvě (frekvenci) a materiálu katody.
Každý kov má svou mezní frekvenci f0 dopadajícího záření. Elektron se uvolní je-li f>=f0.
Je-li f > f0, pak proud protékající obvodem je přímo úměrný intenzitě dopadajícího záření.
Co dokazuje Comptonův jev?
Stejně jako energie i hybnost je kvantována! že při interakci světla s hmotou předávají fotony nejen energii, ale i hybnost
např. rentgenové záření o vlnové délce lambda interaguje s elektornev v klidu => rentgenový svazek je rozptýlen a jeho vlnová délka vzroste… Elektron se pohybuje s rychlostí v pod jiným úhlem (obr. na str. 26)
Co je foton a jaké má vlastnosti?
= světelná kvanta
- ve vakuu se pohybují rychlostí světla c
- mají nulovou klidovou hmotnosti m
- mají energii
- mají hybnost
O čem pojednává korpuskulárně vlnový dualismus?
- z jistých pokusů víme, že se světlo chová jako vlna a z jistých víme, že se chová jako částice
Huygensova vlnová - světlo je vlněn í
- vlnová povaha - záření je elektromagnetické vlnění
– ohyb
– interference
– lom
Newtonova korpuskulární - světla je proud částic
- částicová povaha - záření m ácharakter částic, fotonů
– Planckova kvantová teorie
– Einsteinův fotoefekt
– Comptonův jev
Proč tedy nemůže být libovolná částice popsána zároveň jako vlna?
otázka není mezi otázkami na testu :)
- částice látky (elektrony, atomy, molekuly) s nenulovou klidovou hmotností mají vlnové vlastnosti
- Experimentální ověření de Broglieho hypotézy - při rozptylu elektornů na monokrystalu niklu zjistili, že pomocí de Broglieho vln se dá určit pravděpodobnost, se kterou se částice bude nacházet v určitém místě v prostoru ==> pro každou částici ve vesmíru platí Korpuskulárně vlnový dualismus
Jaké jsou specifika kvantové mechaniky?
- popisuje stav mikročástic pomocí vlnové funkce místo polohy a hybnosti
- pravděpodobnost výskytu mirkočástice v daném bodě X [x, y, z] je dána druhou mocninou vlnové funkce
- vlnové částice způsobují, že pohyb částic má pravděpodobnostní charakter =>
– částice se nepohybují po určitých trajektoriích určitými rychlostmi
– výsledek jejich pohybu můžeme pouze předvídat
Co popisuje myšlenkový experiment Schrodingerovy kočky?
Myšlenkový pokus, kdy dáme do krabice kočku, radioaktivní atom, detektor záření, jed a mechanismus, který jed uvolní, pokud atom podstoupí radioaktivní rozpad
podle kvantové mechaniky existuje atom současně ve stavu rozpadl se/ nerozpadl se - tedy v superpozici
Pokud na atom závisí vypuštění jedu, znamená to, že i kočka je ve směsi dvou stvaů zároveň: živá a mrtvá
Jaký je význam Heisenbergovy relace neurčitosti?
“Polohu a hybnost subatomární částice, jakou je například elektron, není možné v daném čase znám s naprostou přesností”
- když přesně určím místo -> velká výchylka u hybnosti a naopak
Co je to kvantové tunelování?
jev, kdy částice projde energetickou bariérou, kterou by podle klasické fyziky neměla překonat, protože nemá dost energie
V kvantové mechanice však částice není bod, ale vlnová funkce, která se může částečně rozšířit i za tuto bariéru
Existuje tak malá pravděpodobnost, že částice “protuneluje” skrz překážku a objeví se na druhé straně
- využití - rastrový tunelový mikroskop
Co je to kvantová hypotéza? + ultrafialová katastrofa
Kvantová hypotéza (zjednodušeně)
Kvantová hypotéza říká, že energie není vyzařována a pohlcována spojitě, ale v malých, diskrétních balíčcích (kvantech). Tuto myšlenku poprvé navrhl Max Planck v roce 1900, aby vysvětlil problém s vyzařováním černého tělesa.
Ultrafialová katastrofa
Ultrafialová katastrofa byla teoretický problém klasické fyziky. Podle klasické teorie by intenzita vyzařování černého tělesa měla s rostoucí frekvencí (směrem k ultrafialovému záření) stoupat do nekonečna. To je ale v rozporu s experimenty, které ukazují, že intenzita na vysokých frekvencích klesá.
Planck tento problém vyřešil zavedením kvantové hypotézy, čímž položil základy kvantové mechaniky.
Jaké je východisko Kodaňské interpretace kvantové mechaniky? Einstein X Bohr
Kodaňské interpretace kvantové mechaniky
1. Částice jako elektrony nebo fotony nemají konkrétní vlastnosti (např. polohu nebo hybnost) do chvíle, než je změříme.
2. Před měřením jsou částice popsány vlnovou funkcí, která určuje
pravděpodobnost jejich nalezení na různých místech.
3. Když změříme nějakou vlastnost částice, vlnová funkce se zkolabuje a částice získá konkrétní hodnotu této vlastnosti.
Realita na mikroskopické úrovni není určena, dokud s ní neinteragujeme.
