Квантовая физика и физика атома.

.

1.  Какие причины обусловили развитие новой теории - квантовой физики? В каких направлениях классическая (обычная физика) обнаружила свою несостоятельность?

2. В чём главное содержание закона Планка Е_ф= hν? Каков смысл буквенных обозначений в данной формуле?

3. Можно ли полагать, что утверждение о дискретности энергии, излучаемой атомами, является чуждым классической физике?

4. Запишите выражение для энергии фотона (формулу Планка), используя его длину волны.

5. Классическая теория электропроводности рассматривается как венец доквантовой физики. Является ли верным её утверждение о температурной зависимости удельной электропроводности металлов σ = /  ?

6. Квантовая теория электропроводности объясняет рост удельного сопротивления металлов в полном соответствии с опытом ρ  Т. Как зависит от T удельная проводимость металлов по квантовой теории?

7. Всякое ускоренное движение электрического заряда является причиной излучения энергии - порождением переменного электромагнитного поля. Что должно произойти в таком случае с электроном, двигающимся в центральном поле вокруг атомного ядра?

8. Какой из постулатов Бора и в чём он состоит, объясняет, почему электрон атома не падает на ядро?

9. Классическая формула Рэлея - Джинса приводит к росту спектральной плотности излучения ρ_{ω , Τ} абсолютно чёрного тела с увеличением частоты

ρ_{ω , Τ}   ω ². Почему этот результат назвали в физике «ультрафиолетовой катастрофой»?

10. В чём заключается эффект Комптона? Можно ли отнести это явление к факторам, подтверждающим устои квантовой физики?

11. При упругом рассеянии фотонов на практически свободных электронах вещества излучение длины волны падающего излучения выражается формулой Δλ= Ʌ_с (1 — cos θ). Чему равен параметр Ʌ_с в этом случае и как его называют?

12. Что необходимо понимать под физическим термином - «корпускулярно- волновой дуализм»?

13. В чём состоит корпускулярно - волновой дуализм фотонов? Перечислите явления, в которых световое (электромагнитное) излучение достаточно рассматривать только с волновой точки зрения, и когда это вызывает непреодолимые затруднения?

14. В чём состоит явление фотоэффекта? Перечислите на его примере все основные аргументы, свидетельствующие о корпускулярной природе света (фотонов).

15. Можно ли объяснить интерференцию света на базе волновых представлений? Возможно ли объяснение перераспределения интенсивности в дифракционной картине для пучков частиц (фотонов, электронов)?

16. В эффекте Комптона при упругом столкновении кванта излучения с рассеивающим центром изменяется (уменьшается) частота излучения.

Способна ли классическая физика непротиворечиво объяснить этот факт во всей полноте?

17.  Можно ли микрочастицы рассматривать в некоторых явлениях как            

 волны? Не противоречит ли это современным физическим представлениям?

18. Возможна ли дифракция маленьких частиц - нейтронов, протонов, фотонов?

19. Что подтвердили опыты Дэвиссона и Джермера по дифракции электронов на кристаллических структурах?

20. Для каких объектов находят длину волны по формуле де Бройля λ = ? В чём парадоксальность формулы? Как называют в физике параметр р?

21. Длиной волны де Бройля обычных макрочастиц, обладающих импульсом, можно пренебречь. Почему?

22.Оцените длину волны де Бройля для электрона, движущегося со скоростью 5 ·10⁶ м/с. Можно ли пренебречь волновыми свойствами такого электрона?

23.Согласно закону Планка, значение равновесной спектральной плотности теплового излучения проходит через максимум и падает как с уменьше­нием, так и с увеличением частоты излучения. Следуют ли из этой формулы известные законы классической физики - закон Стефана - Больцмана, Релея - Джинса, формула Вина?

24.Соотношение неопределённостей Гейзенберга Δр_хΔх  ħ одно из краеугольных положений квантовой механики. Каков его смысл? Что за величины входят в это соотношение?

25.Размерность постоянной Планка совпадает с размерностью физической величины S - действия и другой физической величины - момента импульса L. Принципиально ли это?

26.Если локализация частицы установлена точно, что можно сказать об импульсе этой частицы?

27.Электрон движется поступательно и имеет фиксированное значение импульса. Что можно сказать о локализации такого электрона?

28. Запишите соотношение неопределённостей для второй пары сопряжённых физических величин: энергия (Ε) - время (t).

29.Может ли величина действия в квантовой механике быть меньше h?

30.В чём заслуга Бора  в объяснении строения атома? Какие положения, чуждые классической физике, ввёл Бор?

31.Какие физические эксперименты обосновали планетарную модель атома?

32.В чём заключается условие квантования момента импульса электрона

L_e =  по Бору? Как оно записывается для модуля вектора момента импульса L_e = mr_nυ? С чем связывают значение квантового числа n?

33.Какие физические явления находят истолкование в рамках полуклас­сической теории атома Бора?

34. Может ли изменяться непрерывно энергия электрона в атоме согласно положениям Бора? Чему соответствует разность энергий двух состояний электрона в атоме?

 35. В соответствии с допущением Бора для электрона, двигающегося по круговой орбите радиусом r_n со скоростью υ, имеет место соотношение

mr_nυ = nh. Как называется данное соотношение? Как зависит радиус орбиты от значения n?

36. Увеличивается или уменьшается энергия электрона (в целом и по модулю) с ростом значения n?

37. Как связана энергия фотона hv, излучаемая при электронном переходе, с энергиями состояний атома (значениями энергетических уровней электрона)?

38. Можно ли считать успешными достижения теории строения атома Бора? Как соотносились они с опытными фактами?

39. В чём заключаются основные недостатки боровской теории? С чем связаны новые этапы поступательного развития квантовой физики?

40. Почему называли сумасшедшей гениальную идею де Бройля о записи пси - функции для микрочастиц ψ = C · exp (j (Et - )/ħ)?

41. Имеет ли в квантовой механике такое же значение, как и в классической, понятие траектории? Как определяется положение частицы в заданный момент в квантовой физике?

42. Что характеризует квадрат модуля волновой функции |Ψ|²? Является ли описание поведения микрообъектов посредством волновой функции полным?

43. В чём заключается принцип суперпозиции состояний для микрообъекта в квантовой физике?

44. Известно, что | ψ |² =ψ*ψ, где ψ *- комплексно-сопряженная волновая

функция. Причём условие нормировки волновой функции имеет вид  ψ(χ) dx =1. Объясните, почему интеграл равен именно единице.

45. Что даёт (позволяет определить) стационарное уравнение Шредингера

Δψ + (E - U) Ψ = 0? Каков смысл входящих в него величин?

46. В декартовых координатах оператор Лапласа имеет вид:  =  +

 

Убедитесь путём дифференцирования, что для некоторой функции

ψ = exp ja (x + у + z) значение Δψ =- α²ψ, если j = .

47. Что называют потенциальным барьером, потенциальной ямой (ящиком)?

может ли частица проникать (туннелировать) через узкий потенциальный барьер?

48. Решение стационарного (независящего от времени) волнового уравнения Шредингера для прямоугольного потенциального ящика шириной L с

бесконечно высокими стенками имеет вид ψ (x)= sin    .

49. Приведите графическую зависимость ψ(χ) в области 0 < x < L для n = 1 и   n=2.

50. Каков вид графической зависимости | ψ(χ) |² для волновой функции п. 48?