Содержание
- 2. Жоспары 1. Классикалық теориялық физика 2. Жарықтың кванттық теориясы 3. Атомдық жүйелердегі квантталу 4. Корпускулалық- толқындық
- 3. 1. Классикалық теориялық физика XIX ғасырдың екінші жартысында жаратылыстану ғылымдарының дамуы зор қарқынға ие болды. Ғалымдар
- 4. Осы кезде толқындық теорияның дамуымен қатар электрлік және магниттік құбылыстарды зерттеу де зор қарқын алған еді.
- 5. Бұл кезде тәжірибе жасау құралдары мен әдістерінің дамығаны соншалықты, енді макроскопиялық денелерді ғана емес, тіпті жекелеген
- 6. 2. Жарықтың кванттық теориясы Шымқай қара дененің сәуле шығаруы. Физикада шымқай қара дене деп өзіне түскен
- 7. Кванттық теорияның туған күні . Алғаш рет бұл мәселеге қатысты классикалық физиканың дәрменсіздігін жете түсініп, әрі
- 8. Планк тұрақтысы Планк өзінің әйгілі болжамын ұсынды. Бұл болжам бойынша,зат өзінен энергияны үздіксіз емес,жеке үлестер (порциялар)
- 9. Планк қорытып шығарған жиілік пен абсолют температураның белгілі бір мәніндегі сәуле шағарудың спектрлік тығыздығының осы өрнегі
- 10. Фотоэлектрлік эффект құбылысы. Фотоэлектрлік эффект деп бетіне әсірекүлгін сәуле түскен кезде сілтілік металдардан электрондардың ұшып шығу
- 11. Эйнштейн формуласы Альберт Эйнштейн физик-теоретик, заманауи физиканың екі негізгі тірегінің бірі болып есептелетін салыстырмалылық теориясының негізін
- 12. Мұндай электрон фотоннан алған энергиясының бір бөлігін металлдан шығу жұмысына жұмсайды да, қалған бөлігін өзімен бірге
- 13. Комптон эффекті Бұл құбылысты алғаш рет 1922 жылы американ ғалымы Артур Комптон ашқан болатын. Ол өз
- 14. Комптон эффекті Бұл теорияның түсіндіруі бойынша, түскен толқын ұзындығының өзгеру себебі жеке фотондардың зат құрамындағы еркін
- 15. Комптон эффекті Фотонның шашырау бұрышын θ деп белгілесек, жоғарыдағы сақталу заңдарынан толқын ұзындығының өзгерісі үшін мына
- 16. 3. Атомдық жүйелердегі квантталу Атомның Резерфорд моделі Шапшаң альфа-бөлшектердің өте жұқа алтын фольгадан шашырауын зерттей келе,
- 17. Ол сутегі атомы үшін Бальмер сериясымен қатар одан кейінірек ашылған басқа да белгілі серияларды төмендегі жалпы
- 18. Бордың жартылай классикалық теориясы Бұл тығырықтан шығудың бір жолын 1913 жылы дат ғалымы Нильс Бор көрсетті.
- 19. Н.Бор бұл тұжырымдарды мынадай екі постулат түрінде ұсынды: атомдағы электрондардың классикалық физика түрғысынан ешқандай шектеу қойылмайтын
- 20. 4. Корпускулалық-толқындық дуализм Жарықтың осы бір екіжақтылық қасиетін физикада корпускулалық-толқындық дуализм деп атайды. Корпускулалық-толқындық дуализм тек
- 21. Де Бройль қатынасы Бөлшектерді корпускула ретінде олардың энергиясы мен импульсы, ал толқын ретінде тербеліс жиілігі мен
- 22. Қорытынды Сонымен,біз бұл тарауда кванттық теорияның ашылар қарсаңындағы физика ғылымында қалыптасқан жағдайларға талдау жүргізіп, тарихи шолу
- 24. Скачать презентацию
Жоспары
1. Классикалық теориялық физика
2. Жарықтың кванттық теориясы
3. Атомдық жүйелердегі квантталу
4. Корпускулалық-
Жоспары
1. Классикалық теориялық физика
2. Жарықтың кванттық теориясы
3. Атомдық жүйелердегі квантталу
4. Корпускулалық-
1. Классикалық теориялық физика
XIX ғасырдың екінші жартысында жаратылыстану ғылымдарының дамуы зор
1. Классикалық теориялық физика
XIX ғасырдың екінші жартысында жаратылыстану ғылымдарының дамуы зор
Жоғарыдағы айтылған мағлұматтардың дені негізінен зат құрылысына қатысты мәселелер. Сонымен қатар, бұл кезде жарықтың қасиеті жөніндегі түсінік те айқындалған еді. “Жарық табиғаты қандай? Ол корпускула ма, жоқ әлде тоқын ба?” деген ескіден келе жатқан талас бұл кезде тәжірибеден байқалатын барлық дифракциялық және интерференциялық құбылыстарды геометриялық оптиканың негізгі заңдарымен қоса түсіндіруінің нәтижесінде біржолата толқындық теорияның пайдасына шешілген болатын.
Осы кезде толқындық теорияның дамуымен қатар электрлік және магниттік құбылыстарды зерттеу
Осы кезде толқындық теорияның дамуымен қатар электрлік және магниттік құбылыстарды зерттеу
Осы теңдеулерге сүйене отырып, Максвелл электромагниттік толқындардың болатыны жөнінде болжам айтты. Көп уақыт өтпей-ақ бұл болжам Герц тәжірибелерінде айқын дәлелденді. Бұдан арғы зерттеулердің нәтижесінде жарықтың өзі де белгілі бір толқын ұзындығындағы электромагниттік толқындар екендігі анықталды. Ғылымның дамуы барысында оптика мен электр туралы ілім осылайша бірігіп, бір арнаға түсті.
Аса көрнекті ғалым лорд Кельвин ХХ ғасырдың табалдырығынан аттайтын деп тұрып, Балтимор университетінде оқыған дәрістерінің бірінде XIX ғасырдағы физиканың даму жолын қорытындылай келіп, “физика дегеніміз толық даму гармониясына жеткен,негізінен анықталған ғылым жүйесі. Тек оның ашық аспанына қылау түсіріп тұрған кішкене ғана екі бұлт бар, ол – Майкельсон тәжірибесінің теріс нәтижесі және шымқай қара дененің сәуле шығаруы жөніндегі мәселе” деген еді. Бұл сөзінде көпті көрген данышпан ғалым классикалық физиканың ең осал жерлерін тап басып, кадап айтқан болатын. Физиканың бұдан арғы дамуы барысында шешілмеген дәл осы екі мәселеден қазіргі заман физикасының ең күшті теориялары – Эйнштейннің салыстырамалылық теориясы мен кванттық теория бастау алады.
Бұл кезде тәжірибе жасау құралдары мен әдістерінің дамығаны соншалықты, енді макроскопиялық
Бұл кезде тәжірибе жасау құралдары мен әдістерінің дамығаны соншалықты, енді макроскопиялық
Заттардың құрылысына қатысты зерттеулермен қатар, электромагниттік толқындардың қасиеттерін зерттеу бағытындағы ізденістер де жемісті болды. 1895 жылы Рентген кейіннен өз атымен аталған өте өткір сәулелерді ашқан болатын. Бұл сәулелердің кристаллдық торлардан дифракциялануын зерттеу барысында 1912 жылы фон Лауэ оның толқын ұзындықтары өте қысқа электромагниттік толқындар екенін дәлелдеп берді. Спектрлік талдау әдісінің дамуының нәтижесінде заттардың өзінен сәуле шығаруы, шағылдыруы және жұтуы жөнінде де өте көп тәжірибелік деректер жинақталады. Осы жинақталған тәжірибе нәтижелеріне теориялық тұрғыдан түсінік берер кезде алғаш рет классикалық теориялық физика қиыншылыққа жоғылып, тығырыққа тірелді. Енді осы жөнінде кеңірек әңгімелейміз.
2. Жарықтың кванттық теориясы
Шымқай қара дененің сәуле шығаруы.
Физикада шымқай қара
2. Жарықтың кванттық теориясы
Шымқай қара дененің сәуле шығаруы.
Физикада шымқай қара
Бұл суреттен көрініп тұрғандай, толқын ұзындығы арта бастаған кезде сәуле шығарудың φ(λ,T) спектрлік тығыздығы нөлден бастап артады да, толқын ұзындығының қындай да бір болған сәтінде өзінің максимум мәніне жетіп,толқын ұзындығы одан әрі қарай артқан кезде қайтадан кеми отырып,нөлге ұмтылады.
Кванттық теорияның туған күні
. Алғаш рет бұл мәселеге қатысты классикалық физиканың
Кванттық теорияның туған күні
. Алғаш рет бұл мәселеге қатысты классикалық физиканың
.
Макс Карл Эрнст Людвиг Планк — неміс физик-теоретигі, кванттық теорияның негізін салушы. Берлин ғылым академиясының мүшесі (1894), 1912 — 38 ж. аралығындағы хатшысы.
Планк тұрақтысы
Планк өзінің әйгілі болжамын ұсынды. Бұл болжам бойынша,зат өзінен энергияны
Планк тұрақтысы
Планк өзінің әйгілі болжамын ұсынды. Бұл болжам бойынша,зат өзінен энергияны
Мұндағы ω=2πν – сәуле шығарудың циклдық жиілігі, ал ℏ=h/2π. Әсердің бірлігімен өлшенетін h шамасы Планк тұрақтысы деп аталады. Планк тұрақтысының терең физикалық мағынасы бар, ол кванттық физикада ерекше роль атқарады. Эйнштейн теориясындағы с жарықтың жылдамдығы тәрізді кванттық механикадағы h Планк тұрақтысы әлемдік тұрақтылардың қатарына жатады. Оның бүгінгі күні аныталған еңдәл мәні мынағаг тең:
Планк қорытып шығарған жиілік пен абсолют температураның белгілі бір мәніндегі сәуле
Планк қорытып шығарған жиілік пен абсолют температураның белгілі бір мәніндегі сәуле
Планк өзінің талдауларында термодинамиканың жалпы принциптеріне қарама-қайшы келетін ешқандай тұжырымдар жасамағандықтан, бұл өрнек Стефан-Больцман және Вин заңдарымен толық үйлесімді болатын. Жоғарыдағы Планк өрнегінен бұл заңдарды оңай шығарып алуға болады. Ал ол Рэлей-Джинс заңымен тек төменгі жиілік және жоғарғы температурадағы аймақта ғана сәйкес келіп, жиіліктің жоғарғы, ал температураның төменгі мәндеріне тіптен басқа нәтижелерге алып келетін.
Фотоэлектрлік эффект құбылысы.
Фотоэлектрлік эффект деп бетіне әсірекүлгін сәуле түскен кезде сілтілік
Фотоэлектрлік эффект құбылысы.
Фотоэлектрлік эффект деп бетіне әсірекүлгін сәуле түскен кезде сілтілік
Эйнштейн
формуласы
Альберт Эйнштейн
физик-теоретик, заманауи физиканың екі негізгі тірегінің бірі болып
Эйнштейн
формуласы
Альберт Эйнштейн
физик-теоретик, заманауи физиканың екі негізгі тірегінің бірі болып
Бұл қиыншылқтан шығудың жолын алғаш рет көрсеткен данышпан ғалым Альберт Эйнштейн болды. Ол 1995 жылы жарияланған фотоэлектрлік эффектіні зерттеуге арналған еңбегінде кванттық идеяны жаңа болжамдармен байытып, одан әрі дамытты.
Ол Планк кванттары тек сәуле шығару мен жұтылу кезінде ғана байқалатын қасиет емес, жарық сәулелері дегеннің өзі энергиясы ℏω-ға, ал жылдамдығы c=300000 км/с – ке тең жарықтың кішкене бөлшектерінің – фотондардың ағыны деген болжам айтып, бұл идеяның негізінде сол кезге дейін түсінігін таппаған бірқатар құбылыстарды қалай түсіндіруге болатынын көрсетті. Бұлардың ішінде фотоэлектрлік эффект те бар еді. Бұл құбылысқа Эйнштейннің берген түсінігінің мәнісі мынада болатын. Энергиясы ℏω болатын фотондар металл бетіне түскен кезде ондағы электрондармен соқтығысады да, толығымен жұтылады.
Мұндай электрон фотоннан алған энергиясының бір бөлігін металлдан шығу жұмысына жұмсайды
Мұндай электрон фотоннан алған энергиясының бір бөлігін металлдан шығу жұмысына жұмсайды
Бұл өрнек фотоэффект үшін жазылған Эйнштейн формуласы деп аталады. Оның негізінде жүргізілген есептеулер фотоэффектіге қатысты байқалатын барлық заңдылықтарды толық түсіндіруге мүмкіндік берді. Планктың кванттар туралы болжамы ескі көзқарастағы физиктер арасында әлі толық қолдау таппай тұрған кезінде Эйнштейннің бұл идеяны одан ары дамытып, басқада физикалық құбылыстарды түсіндіруге қолдануы жаңа физиканың қалыптасуындағы үлкен көрегендік болатын.
Комптон эффекті
Бұл құбылысты алғаш рет 1922 жылы американ ғалымы Артур Комптон
Комптон эффекті
Бұл құбылысты алғаш рет 1922 жылы американ ғалымы Артур Комптон
(1.3 – суретті қараңыз). Комптон эффекті деп аталған бұл құбылысты одан әрі зерттеу барысында толқын ұзындығы ығысуының шамасы шағылдырушы заттың табиғатына да, түскен толқынның ұзындығына да тәуелді болмай, тек шашырау бұрышымен ғана анықталатыны байқалды.
Комптон эффекті
Бұл теорияның түсіндіруі бойынша, түскен толқын ұзындығының өзгеру себебі жеке
Комптон эффекті
Бұл теорияның түсіндіруі бойынша, түскен толқын ұзындығының өзгеру себебі жеке
(1.3)
(1.4)
Комптон эффекті
Фотонның шашырау бұрышын θ деп белгілесек, жоғарыдағы сақталу заңдарынан толқын
Комптон эффекті
Фотонның шашырау бұрышын θ деп белгілесек, жоғарыдағы сақталу заңдарынан толқын
(1.5)
Мұндағы - компондық толқын ұзындық деп аталады. Бұл өрнектің негізінде жүргізілген теориялық есептеулер тәжірибенің нәтижелерімен дәл келді. Бұл Планк болжамынан бастау алған кванттық теорияның дұрыстығының тағы бір бұлтартпас дәлелі еді.
3. Атомдық жүйелердегі квантталу
Атомның Резерфорд моделі
Шапшаң альфа-бөлшектердің өте жұқа алтын фольгадан
3. Атомдық жүйелердегі квантталу
Атомның Резерфорд моделі
Шапшаң альфа-бөлшектердің өте жұқа алтын фольгадан
Зерттеу барысында әрбір элементтің тек өзіне ғана тән спектр сызықтары болатындығы анықталды. Бір қарағанда тым күрделі, шым-шытырық шатысып жатқандай болып көрінетін спектр сызықтарын одан әрі байытып зерттеу барысында оларды белгілі бір топтарға-серияларға бөлуге болатындығы байқалды. Ал бір серияға кіретін спектр сызықтарын қарапайым математикалық өрнекпен сипаттауға болатын. Сутегі атомының сызықтық спектріне сәйкес келетін толқын жиіліктері үшін мұны алғаш рет 1885 жылы гимназия оқытушысы Бальмер байқаған еді. Бұл бағыттағы келесі қадамды жасаған Ритц болды. Ол сутегі атомы үшін Бальмер сериясымен қатар одан кейінірек ашылған басқа да белгілі серияларды төмендегі жалпы өрнекпен сипаттауға болатынын көрсетті.
Ол сутегі атомы үшін Бальмер сериясымен қатар одан кейінірек ашылған басқа
Ол сутегі атомы үшін Бальмер сериясымен қатар одан кейінірек ашылған басқа
Мұндағы n және m- бүтін оң сандар (m>n), ал R – Ридберг тұрақтысы деп аталады. Бұл өрнекпен дербес жағдайда, n=2 болғанда, Бальмер сериясымен аламыз. Күрделі атомдар үшін мұндай қарапайым формула жазудың мүмкіндігі жоқ, бірақ спектр сызықтарына сәйкес келетін жиіліктердін арасында қандай да бір байланыс бар екені байқалады. Мәселен, егер қарастырып отырған спектрдің құрамына қандай да бір екі жиілік кіріп тұрса, онда ол жиіліктердің айырымы, не қосындысы да сол спектр құрамына кіреді. Дәлірек айтқанда, әрбір атомға спектрлік термдер деп аталатын сандар кестесін сәйкес қоюға болады. Онда байқалатын әрбір спектр сызығы осы термдер айырымы түрінде анықталады. Бұл тұжырым Ридберг-Ритцтің комбинациялық ережесі деп аталады. Әрине, мұндай заңдылықтардың байқалуы тегін емес еді, керісінше, бұл жағдай осы термдердің сол сәуле шығарып тұрған атомның ішкі құрылымымен тығыз байланысты екенің көрінісі болатын. Ал оны, әрине, теориялық тұрғыдан негіздеу қажет еді.
Бордың жартылай классикалық теориясы
Бұл тығырықтан шығудың бір жолын 1913 жылы дат
Бордың жартылай классикалық теориясы
Бұл тығырықтан шығудың бір жолын 1913 жылы дат
даниялық ғалым, қазіргі заманғы физиканың негізін салушылардың бірі, Дания корольдік қоғамының мүшесі (1917) және 1919 жылдан оның президенті.
Н.Бор бұл тұжырымдарды мынадай екі постулат түрінде ұсынды:
атомдағы электрондардың классикалық физика
Н.Бор бұл тұжырымдарды мынадай екі постулат түрінде ұсынды:
атомдағы электрондардың классикалық физика
атом жарықты электрон осы бір стационар орбитадан екінші стационар орбитаға көшкен кезде энергиясы ℏω-ға тең кванттар түрінде шығарады, не сіңіреді. Ал кванттың энергиясы осы стационар орбиталарға сәйкес келетін энергиялырдың айырымы ретінде мына түрде анықталады:
(1.7)
4. Корпускулалық-толқындық дуализм
Жарықтың осы бір екіжақтылық қасиетін физикада корпускулалық-толқындық дуализм деп
4. Корпускулалық-толқындық дуализм
Жарықтың осы бір екіжақтылық қасиетін физикада корпускулалық-толқындық дуализм деп
Корпускулалық-толқындық дуализм тек жарыққа ғана тән қасиет емес. Ол микродүниенің жалпы қасиеті. Яғни жарық толқындарының бөлшектік қасиеті ғана емес, сонымен қатар микробөлшектердің толқындық қасиеті де бар.
Де Бройль толқындары
Де Бройль қатынасы
Бөлшектерді корпускула ретінде олардың энергиясы мен импульсы, ал толқын
Де Бройль қатынасы
Бөлшектерді корпускула ретінде олардың энергиясы мен импульсы, ал толқын
Ерекше назар аударатын нәрсе, бөлшектердің әр алуан қасиеттерін сипаттайтын осы физикалық шамалар бір-бірімен Планк тұрақтысы арқылы байланысып тұр. Бұл оның микродүниеде іргелі роль атқаратынының айқап дәлелі.
Қорытынды
Сонымен,біз бұл тарауда кванттық теорияның ашылар қарсаңындағы физика ғылымында қалыптасқан жағдайларға
Қорытынды
Сонымен,біз бұл тарауда кванттық теорияның ашылар қарсаңындағы физика ғылымында қалыптасқан жағдайларға
.