Кванто вая механика

АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ, начало отсчёта термодинамич. темп-ры расположен на 273,16 К ниже темп-ры тройной точки (0,01°С) воды (на 273, 15°С ниже нуля темп-ры по шкале Цельсия, см. Температурные шкалы). Существование термодинамической температурной шкалы и А. я. т. следует из второго начала термодинамики. С приближением темп-ры к А. н. т. стремятся к нулю тепловые хар-ки в-ва энтропия, теплоёмкость, коэфф. теплового расширения и др. По представлениям клас-сич. физики, при А. н. т. энергия теплового (хаотич.) движения молекул и атомов в-ва равна нулю. Согласно же квант, механике, при А.н.т. атомы и молекулы, расположенные в [c.7]

В квант, механике каждому состоянию ч-цы с определ. значениями импульса и энергии соответствует плоская монохроматич. волна де Бройля, занимающая всё пр-во. Координата ч-цы с точно определённым импульсом полностью неопределённа — ч-ца с равной вероятностью может быть обнаружена в любом месте пр-ва, поскольку эта вероятность пропорц. квадрату амплитуды волны де Бройля. Это отвечает неопределенностей соотношению, утверждающему, что чем определённее импульс ч-цы, тем менее определённа её координата. Если же ч-ца локализована в нек-рой огранич. области пр-ва, то её импульс [c.85]

В. существенно связано со структурой этого поля, с тем, какими св-вами симметрии оно обладает. Если поле сферически симметрично, т. е. если в нём сохраняется равноправие направлений, то направления орбит, момента кол-ва движения, магн. момента и спина ч-цы (напр., эл-на в атоме) не могут влиять на значение энергии ч-цы (атома). Следовательно, и здесь существует В. уровней энергии. Однако если поместить такую систему в магн. поле Н, то направление магн. момента л начинает сказываться на значении её энергии совпадавшие прежде значения энергии разл. состояний (с разными направлениями а) оказываются теперь различными вследствие вз-ствия магн. момента ч-цы с магн. полем ч-ца получает дополнит, энергию 1нН, значение к-рой зависит от взаимной ориентации магн. момента и поля (ц// — проекция р, на направление поля Н, к-рая в квант, механике может принимать лишь дискр. ряд значений). Происходит расщепление уровней энергии, т. е. снятие В., полное или частичное (когда кратность В. лишь уменьшается), в зависимости от конкретных условий. Такое расщепление уровней энергии (атомов, молекул, кристаллов) в магн. поле наз. Зеемана эффектом. Расщепление уровней бывает и во внеш. электрич. поле Штарка эффект). [c.97]

Квантовая механика значительно сблизила эти два объекта — ч-цы и поля. Согласно квант, механике, эл.-магн. излучение порождается и поглощается дискр. порциями — квантами, или фотонами, к-рые, как и ч-цы, имеют определённую энергию (ё=кх) и импульс (р—ЫХ, где V и Л — частота и длина волны излучения). С другой стороны, с каждой ч-цей сопоставляется волновая функция г()(г, О и полное описание ч-цы требует задания величины в любой точке пр-ва в каждый момент времени, при этом ч-це приписываются волн, св-ва частота -Slh и дд. волны Х—р к, где ё р — энергия и импульс ч-цы. (См. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля.) [c.264]

Понятие Л. ф. распространяется также на системы с бесконечным числом степеней свободы — классические поля физические, при этом обобщёнными координатами и импульсами явл. значения ф-ции поля и их производные по времени в каждой точке пространства-времени. Как и в классич. механике, посредством принципа наименьшего действия Л. ф. определяет для поля ур-ния движения. Важным св-вом Л. ф. явл. релятивистская инвариантность её плотности (величины Л. ф. в ед. объёма поля) и др. св-ва её симметрии. Каждой из симметрий соответствует закон сохранения нек-рой физ. хар-ки. Так, неизменности относительно калибровочной симметрии соответствует сохранение заряда и т. д. (см. Сохранения законы). ЛАГРАНЖИАН, аналог Лагранжа функции классич. физ. поля в квант, теории поля (КТП). Ф-ции, описывающие поле, в КТП заменяются соответствующими операторами, так что Л. явл. оператором. Его вид связан с ф-цией Лагранжа для классич. поля соответствия принципом. Л. полностью определяет теорию, т. е. позволяет найти ур-ние для взаимодействующих квант, полей и, в прин- [c.337]

Св-ва О. Ь определяются ур-нием где — числа. Решения этого ур-ния % наз, собственными функциями (собств. векторами) О. Ь. Собств. волн, ф-ции (собств. векторы состояния) описывают в квант, механике такие состояния, в к-рых физ. величина Ь (соответствующая О. Ь) имеет определ. значение Х, . Числа наз. собственными значениями О. , аих совокупность — спектром О. Спектр может быть непрерывным или дискретным в первом случае ур-ние, определяющее имеет решение при любом значении (в определ. области), во втором — решения существуют только при определ. дискр. значениях Спектр О. может быть и смешанным частично непрерывным, частично дискретным. Напр., О. координаты и импульса имеют непрерывный спектр, а О. энергии в зависимости от хар-ра действующих в системе сил — непрерывный, дискретный или смешанный спектр. Дискр. собств. значения О. энергии наз. уровнями энергии. [c.489]

Хорошо описывая распространение света в матер, средах, волн. О. не смогла удовлетворительно объяснить процессы его испускания и поглощения. Исследование этих процессов фотоэффекта, фотохим. превращений молекул, спектров оптических и пр.) и общие термодинамич. соображения о вз-ствии эл.-магн. поля с в-вом привели к выводу, что элем, система атом, молекула) может испускать или поглощать энергию лишь дискр. порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения V. Поэтому световому эл.-магн. полю необходимо сопоставить поток квантов света — фотонов. В простейшем случае энергия, теряемая или приобретаемая изолированной квант, системой в элем, акте вз-ствия с оптич. излучением, равна энергии фотона, а в более сложном — сумме или разности энергий неск. фотонов (см. Многофотонные процессы). Явления, в к-рых при вз-ствии света и в-ва проявляются квант, св-ва элем, систем, изучаются в квантовой оптике методами, развитыми в квантовой механике и квантовой электродинамике. [c.490]

ВОЛНОВОЙ ПАКЁТ, распространяющееся волн, поле, занимающее в каждый момент времени огранич. область пр-ва. Возникновение В. п. возможно у волн любой природы (звуковых, эл.-магн. и т. п.). Такой волн, всплеск в нек-рой области пр-ва может быть разложен на сумму плоских монохроматич. волн (распространяющихся в близких направлениях), частоты к-рых лежат в определ. пределах. Однако чаще термином В. п. пользуются в квант, механике. [c.85]

Н. Бором принципиальное положение квант, механики, согласно к-рому получение эксперим. информации об одних физ. величинах, описывающих микрообъект (элем, ч-цу, атом, молекулу), неизбежно связано с потерей информации о нек-рых др. величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнит, величинами явл., напр., координата ч-цы и её скорость (или импульс). В общем случае дополнительными друг к другу явл. физ. величины, к-рым соответствуют операторы, не коммутирующие между собой, напр, направление и величина момента кол-ва движения, кинетич. и потенц. энергии, напряжённость электрич. поля в данной точке и число фотонов. [c.184]

Несколько иной подход удобно использовать при описании многоэлектронных атомов. Сначала принимается, что эл-ны независимы, т. е. что каждый из них испытывает лишь влияние нек-рого т. н, самосогласованного поля, в к-ром эффективно учитываются как кулоновское поле ядра, так и усреднённое поле вз-ствия между эл-нами. При таком подходе задача о движении каждого из эл-нов (одноэлектронная задача) решается относительно просто. Получаются, как и обычно в квант, механике, наборы возможных состояний с разл. значениями Квант, чисел, определяющих энергии, моменты кол-ва движения и др. физ, величины. В соответствии с принципом Паули заполнение эл-нами уровней энергии происходит так, что вначале исчерпываются все возможные наборы квант, чисел в состоянии с наинизшей возможной энергией, затем заполняются более высокие уровни и т. д., пока не будут размещены все эл-ны. При этом в осн. состоянии системы окажутся заполненными все уровни энергии, начиная от наинизшего вплоть до нек-рого предельного значения 8р, такое состояние можно считать вакуумным . Все более высокие уровни остаются вакантными. Дополнит, влияние неучтённых при этом вз-ствий можно рассматривать квантовополевыми методами. Эти вз-ствия могут приводить к реальному или виртуальному перебросу эл-нов с заполненных уровней на свободные (вакантные), что можно описывать как рождение пары > над [c.263]

КИНЕТИКА (от греч. ЫпёНкбз — приводящий в движение), раздел механики, в к-ром исследуется механич. состояние тела в связи с физ. причинами, его определяющими. К. разделяется на динамику — учение о движении тел под действием сил и статику — учение о равновесии тел. КИНЕТИКА ФИЗИЧЕСКАЯ, микроскопич. теория процессов в статистически неравновесных системах. Она изучает методами квант, или классич. статистической физики процессы переноса энергии, импульса и в-ва в разл. физ. системах (газах, плазме, жидкостях, ТВ. телах), а также влияние на эти системы внеш. полей. [c.282]

Анализ ур-ния показал, что его решение (1 )) принципиально отличается по своему физ. смыслу от обычной волн, ф-ции как амплитуды вероятности нахождения ч-цы в заданном месте пр-ва в заданный момент времени г з(а , у, г, г) не определяется однозначно значением в нач. момент времени (такая однозначная зависимость постулируется в квант, механике), и, более того, выражение вероятности состояния наряду с положит. значениями может принимать также и лишённые физ. смысла отрицат. значения. Поэтому сначала от К.— Г.— Ф. у. отказались. Однако в 1934 швейц. физик В. Паули и амер. физик В. Ф. Вайскопф нашли правильную интерпретацию этого ур-ния в рамках квантовой теории поля (они рассмотрели его как ур-ние поля, аналогичное ур-ниям Максвелла для эл.-магн. поля, и прокван-товали при этом ) стало оператором). [c.289]

Изучение М. на микроскопич. уровне стало возможно после открытия электронно-ядерной структуры атомов. На основе классич. электронной теории голл. физика X. А. Лоренца франц. учёный П, Ланжевен в 1905 построил теорию диамагнетизма, а также квазиклассич. теорию парамагнетизма. В 1892 рус. учёный Б. Л. Ро-зинг и в 1907 П. Вейс (Франция) высказали идею о существовании внутр. мол. поля, обусловливающего св-ва ферромагнетиков. Открытие электронного спина и его М. (С. Гаудсмит, Дж. Ю. Уленбек, США, 1925), создание квант, механики привели к развитию квант, теории диа-, пара- и ферромагнетизма. На основе квантовомеханич, представлений (пространств, квантования) франц. физик Л. Брил-люэн в 1926 нашёл зависимость намагниченности парамагнетиков от внеш. магн. поля и темп-ры. Нем. физик Ф. Хунд в 1927 провёл сравнение экс- [c.359]

Представление о Н. введено в 1930 швейц. физиком В. Паули с целью объяснить непрерывный энергетич. спектр эл-нов при -распаде общие принципы квант, механики и закон сохранения энергии требовали, чтобы эл-ны имели определ. энергию, равную энергии, выделяемой при -распаде. Согласно гипотезе Паули, в -распаде вместе с эл-ном рождается новая нейтральная сильно проникающая и, следовательно, трудно обнаружимая ч-ца с массой <0,01 массы протона. Распределение дискр. порции энергии между Н. и эл-ном и приводит к нарушению мо-ноэнергетичности спектра эл-нов. Для того чтобы соблюдался и закон сохранения момента кол-ва движения, новой ч-це приписали полуцелый спин. [c.449]

В совр. О. квант, представления не противополагаются волновым, а сочетаются на идейной основе крантовой механики и квантовой электродинамики, развитых в трудах Н. Бора (Дания), М. Борна и В. Гейзенберга (Германия), В. Паули (Швейцария), Э. Шрёдингера (Австрия), англ. физика П. Дирака, Э. Ферми (США), Л. Д. Ландау, В. А. Фока и др. Квант, теория позволила дать интерпретацию спектрам атомов, молекул и ионов, объяснить воздействие электрич., магн. и акустич. полей на спектры, установить зависимость хар-ра спектра от условий возбуждения и т. д. Примером обратного влияния О. на развитие квант, теории может служить открытие собств. момента кол-ва движения — спина и связанного с ним собственного магн. момента у эл-на (С. А. Гаудсмит, США, Дж. Уленбек, Нидерланды, 1925) и др. ч-ц и ядер атомов, повлёкшее за собой установление Паули принципа (1926) и истол--Кование сверхтонкой структуры спектров (Паули, 1928). [c.493]

ПЕРЕНОСНОЕ ДВИЖЕНИЕ в механике, движение подвижной системы отсчёта по отношению к системе отсчёта, принятой за основную (условно считаемую неподвижной). См. Относительное движение. ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ, охлаждение в-ва ниже темп-ры его равновесного перехода в др. агрегатное состояние Т ф п. или в др. кристаллич. модификацию (см. Полиморфизм). Фазовые переходы, связанные с отдачей теплоты конденсация, кристаллизация, полиморфные превращения) на нач, стадии, требуют, как правило, нек-рого П., содействующего возникновению зародышей новой фазы — мельчайших капель или кристалликов. Образование зародышей при Гф.п. затруднено тем, что они, обладая повыш. давлением или растворимостью, не могут находиться в равновесии с исходной фазой. В условиях, когда процессы возникновения и роста зародышей новой фазы протекают замедленно (перекристаллизация в тв. фазе, кристаллизация очень вязкой жидкости, напр, стекла, и др.), глубоким П. можно получить практически устойчивую фазу (в метастабильном состоянии) со структурой, характерной для более высоких темп-р. На этом основаны, напр., закалка сталей и получение стекла. Следует также отметить, что степень П. водяного пара в атмосфере влияет на хар-р выпадающих осадков (дождь, снег, град). ПЕРЕСТАНОВОЧНЫЕ СООТНОШЕНИЯ (коммутационные соотношения), фундаментальные соотношения в квант, теории, устанавливающие связь между последоват. действиями на волновую функцию (или вектор состояния) двух операторов Ь и расположенных в разном порядке (т. е. L-yL п L L ). П. с. определяют алгебру операторов (д-чисел). Если два оператора переставимы (коммутируют), т. е. LiL L Li, то соответствующие им физ. величины и могут иметь одновременно определённые значения. Если же их действие в разном порядке отличается числовым фактором (с), т. е. Ьф —Ьф с, то между соответствующими физ. величинами имеет место неопределенностей соотношение I, где Ail и ДЬа — неопределённости (дисперсии) измеряемых значений физ. величин 1 и 2- Важнейшими в квант, механике явл. П.с. между операторами обобщённой координаты q и сопряжённого ей обобщённого импульса р, qp—pq=ih. Если оператор L не зависит от времени явно и переставим с гамильтонианом системы Н, т, е. ЬЙ= НЬ, то физ. величина L (а также её ср. значение, дисперсия и т. д.) сохраняет своё значение во времени. [c.529]

РЕДЖЕ ПОЛЮСОВ МЕТОД (комплексных угловых моментов метод), в квант, механике и в квант, теории поля (КТП) — метод описания и исследования рассеяния элем, ч-ц, основанный на формальном аналитич. продолжении парциальных амплитуд из области физ. значетий момента кол-ва движения М=ти, /= О, 1, 2,. .., в область комплексных значений /. Р. п. м. был введён итал. физиком Т. Редже (Т. Begge) при изучении аналитич. св-в квантовомеханич. амплитуды рассеяния. Матем. исследования процесса рассеяния показали, что резонансы и связанные состояния в амплитуде рассеяния появляются сериями, каждую из к-рых характеризует нек-рая функцион. зависимость между моментом I и квадратом массы (в энергетич. единицах) г /=а( ). При этом резонансы данной серии возникают только при тех массах, для к-рых ф-ция а г) равна целому неот-рицат. числу (О, 1, 2,. ..), выступающему как резонанса. Эта функцион. зависимость была названа т р а-екторией полюса Ред же вследствие того, что в парциальной амплитуде рассеяния это явление описывается слагаемыми, имеющими вид полюса > [c.627]

В квантовой механике состояния Р. характеризуются определ. дискр. значениями квадрата орбит, момента кол-ва движения Mf —h4 l- -i) и его проекции M =mil на ось квантования Z, где 1=0, 1, 2,.. . — орбит. квантовое число, т—1, I—1,.. ., — I — магнитное квантовое число. Возможные значения энергии Р. равны Р. играет большую роль как идеализир. модель при описании вращат. движения молекул и ядер. Так, энергетич. состояния вращения молекулы как целого (ротац., или вращат., спектр) описываются ф-лой для энергии квант. Р. РОТАЦИОННЫЕ СПЕКТРЫ, то же, что вращательные спектры. [c.650]

СПИН (от англ. spin — вращаться, вертеться), собственный момент кол-ва движения элем, ч-ц, имеющий квант, природу и не связанный с перемещением ч-цы как целого. С. называют также собств. момент кол-ва движения ат. ядра (и иногда атома) в этом случае С. определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квант, механике) С. элем, ч-ц, образующих систему, и орбит, моментов этих ч-ц, обусловленных их движением внутри системы. [c.713]

Ш. э. получил объяснение на основе квант, механики. Атом (или др. квант, система), находясь в состоянии с определ. энергией S, приобретает во внеш. поле Е дополнит, энергию Аё вследствие поляризуемости его электронной оболочки и возникновения индуцированного дипольного момента. Уровень энергии, к-рому соответствует одно возможное состояние атома (невырожденный уровень), в поле Е характеризуется энергией ё- -Аё, т. е. смещается. Разл. состояния вырожденного уровня энергии могут приобретать разные дополнит, энергии Аёа (а==1, 2,.. ., g, где g — степень вырождения уровня см. Атом). В результате вырожденный уровень расщепляется на штарковские подуровни, число к-рых равно числу разл. значений Аёа- Так, уровень энергии атома с заданным значением момента кол-ва движения М= = КУ(/+1) (где/ = 0,1, 2,... -квантовое число полного момента кол-ва движения) расщепляется на подуровни, характеризуемые разными значениями магн. квант, числа mjy к-рое определяет величину проекции Л/на направление Е. Значениям —mj и ту соответствует одинаковая дополнит, энергия ДЙ , поэтому штарковские подуровни (кроме подуровня с /п=0) дважды вырождены (в отличие от Зеемана эффекта, для к-рого все подуровни не вырождены). [c.857]

М. в. Фок. квант, механики) возможность ус- природы, для разл. эл.-магн. явлении ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУК- тойчивого состояния таких микроси- и процессов. Это св-во носит назв, ЦИЯ, возникновение электродви- стем. Размеры их существ, образом универсальности Э, в. Двоякая роль жущей силы (эдс индукции) в прово- определяются величиной электрич. за- электрич. заряда определяется тем, дящем контуре, находящемся в перем. ряда эл-на (так, боровский радиус что эл.-магн. поле относится к т. н. магн. поле или движущемся в пост, атома водорода равен К Ые , где т — калибровочным полям. магн. поле. Электрич. ток, вызванный масса эл-на). К Э. в. сводится боль- Среди др. типов вз-ствий Э. в. этой эдс, наз. индукционным, шинство сил, наблюдаемых в макро- занимает промежуточное положение Э. и. открыта англ, физиком М, Фа- скопич, явлениях силы упругости, как по силе и длительности нроте-радеем в 1831 (и независимо амер. трения, поверхностного натяжения в кания процессов, так и по числу за-учёным Дж. Генри в 1832), Согласно жидкостях и др. Св-ва разл. агрегат- конов сохранения, к-рые выполня-закону Фарадея, эдс индукции 81 ных состояний в-ва, хим. превраще- ются при Э. в. Так, характерные в контуре прямо пропорц. скорости ния, электрич., магн. и оптич. явления времена радиац. распадов элем, ч-ц и изменения во времени I магнитного определяются Э. в. Эл.-магн. природу возбуждённых состояний ядер (10- — потока Ф через поверхность 5, ог- имеют явления ионизации и возбуж- 10с) значительно превосходят раниченную контуром дения атомов среды электрич. полем ядерные времена ( 10-2 с) и много [c.872]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...