Fysika mikrosvěta

Částice, vlny, atomy

Princip korespondence

Klasická fysika = lim kvantové fysiky h→0

Klasická fysika = lim teorie relativity c→∞

Částice v „jednorozměrné krabici“

elektron vázaný na úsečku se nemůže pohybovat libovolně, ale je jen v určitých stavech charakterizovaných přirozenými čísly

energie částice je kvantována; částice má jen určitou energii – energetickou hladinu

popsána kvantovým číslem n základní stav n = 1 n >1 vzbuzené (excitované) stavy

stacionární rozložení – v čase se nemění (podobně jako uzly a kmitny při stojatém vlnění)

částice neztrácí energii (kmity se netlumí)

částice ztrácí nebo získává energii pouze skokem

z vyššího do nižšího stavu se energie vyzáří z nižšího do vyššího se energie pohltí

Heisenbergovy relace neurčitosti

pokud budeme stěny přibližovat, energie částice poroste (bude divočejší a divočejší)

čím přesněji částici lokalizujeme, tím méně přesně určíme hybnost (a tedy rychlost)

naopak: při přesnějším určení rychlosti neznáme polohu

Werner von Heisenberg

Tunelový jev

http://www.bun.kyoto-u.ac.jp/~suchii/Bohr/tunnel.html

Tunelový jev

Studená emise z kovů (k uvolnění stačí menší energie než je výstupní práce) – v elektrickém poli

Vylétání částic z jádra atomu Podstata polovodičových součástek

Atomová fysika

emisní spektrum: spojité spektrum, čárové spektrum

absorpční spektrum – identifikace prvků Joseph Fraunhofer (1787–1826) – sluneční

spektrum přerušováno tenkými černými čarami (1814)

Gustav Kirchhoff (1824–1887), Robert Bunsen (1811–1899) – Fraunhoferovy čáry odpovídají absorpčnímu spektru chemických prvků

zkoumání spektra: série čar (Lymanova, Balmerova, Paschenova, Brackettova, Pfundova)

Joseph von Fraunhofer

1787–1826 „Approximavit sidera“

Franckův-Hertzův pokus

James Franc (1882–1964) Gustav Hertz (1887–1975)

– synovec H. Hertze 1925 – Nobelova cena za fysiku

Franckův-Hertzův pokus

Franckův-Hertzův pokus

energie základního stavu atomu rtuti E1 = – 10,4 eV energie 1. excitovaného stavu atomu rtutiE2 = – 5,51 eV rozdíl E = 4,89 eV letí elektron, narazí na atom rtuti

a) pokud má energii menší než 4,89 eV nemůže ji atomu předat – pružná srážkab) pokud má energii větší než 4,89 eV – energie je atomem pohlcena, elektron se zpomalí, anodový proud prudce poklesne

opět letí dál a situace se opakuje pro násobky excitační energie

Bohrův model atomu

Chyby: neuvažuje se vlnový charakter částic nevysvětluje kulovou symetrii atomu

(planety téměř v rovině!) nabitá částice pohybující se po

zakřivené trajektorii musí vyzařovat EM záření – takže její energie klesá, až dopadne na jádro – to se ovšem neděje

Kvantově mechanický model atomu (Sommerfeldův model)

Kvantově mechanický model atomu (Sommerfeldův model)

http://kdf.mff.cuni.cz/~broklova/orbitals/index.php?lang=CZ

Kvantově mechanický model atomu (Sommerfeldův model)