Корпускулярно-волновой дуализм света и микрочастиц. Гипотеза де Бройля.

Корпускулярно-волновой дуализм - свет имеет двойственную природу: в одних экспериментах (фотоэфект, давление света и его рассеяние на электронах) свет проявляет себя как поток корпускул (частиц); в других (интерференция, дифракция) — как типичный волн. процесс.

Принцип дополнительности (Н. Бор) - для объяснения экспериментов со светом необходимо использовать либо корпуск., либо волн. представления, но нельзя использовать те и другие одновременно.

Гипотеза де Бройля - поскольку свет ведет себя в одних случаях как волна, а в других как фотон, то и материальные частицы должны обладать волн. св-ами. Де Бройль предположил, что каждой частице, обладающей импульсом , должна соответствовать длина волны λ, связанная с импульсом р тем же соотношением, что и для фотона:

Волновая функция микрочастиц и ее физический смысл. Условие нормировки.

Волновая функция  - в общем случае компл. величиной, содержащей действ. и мнимую части. Она выступает в квант. теории как основной носитель информации о корпуск. и волн. св-ах микрочастицы.

В общем случае волновая функция и ее первые производные должны быть конечными, непрерывными и однозначными функциями своих аргументов.

Принцип суперпозиции для волновых функций Ψ: если для физич. сис-мы возможно состояние с волн. функцией Ψ₁ и состояние с волн. функцией Ψ₂, то может реализоваться и смешанное состояние с волн. функцией:

Квадрат амплитуды свет. волны определяет плотность вероятности попадания фотона в соответств. точку пространства. Точно так же квадрат модуля волн. функции Ψ(x, y, z, t) определяет плотность вероятности того, что в заданный момент времени t квант. частица находится в точке пространства с коор-ми х, у, z:

Если частица находится в бескон. пространстве (V = ∞), то вероятность р равна 1:

Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Принцип Гейзенберга - любая квант. сис-ма не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции (для частицы - координаты частицы) и импульс одновременно принимают вполне опред. значения. Можно лишь в общем случае утверждать, что значения x, y, z, p, E лежат в пределах соответствующих интервалах координат (Δх, Δу, Δz), импульса (Δрх, Δру, Δрz) и энергии (ΔЕ), которые связаны соотношениями неопределенностей Гейзенберга:

где ħ — приведённая постоянная Планка (h/2π).

Стационарное уравнение Шредингера. Квантование энергии.

где U – потенц. энергия частицы в стационарных потенциальных силовых полях.

Основы молекулярной физики и термодинамики