Úvod do moderní fyziky. lekce 2 částicové vlastnosti vln a vlnové vlastnosti částic, základy kvantové mechaniky
|
|
- Peter Matoušek
- před 7 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Úvod do moderní fyziky lekce 2 částicové vlastnosti vln a vlnové vlastnosti částic, základy kvantové mechaniky
2 Hmota a záření v klasické fyzice jsou hmota a záření popsány zcela odlišným způsobem (Newtonovy pohybové rovnice x Maxwellovy rovnice pro pole) 1911 Rutherfordův planetární model atomu vytvořen po provedení Geigerova- Marsdenova experimentu (ozařování zlaté fólie alfa částicemi) vyvrácení pudinkového modelu atomu problém modelu elektrony obíhající kolem jádra po zakřivené trajektorii by měli vyzařovat, atomy by měly produkovat záření se spojitým spektrem měly by mít konečnou, velmi krátkou dobu života
3 Fotoelektrický jev aplikace brzdného napětí k zjištění energie emitovaných elektronů tato energie dle pozorování nezávisí na intenzitě záření elektrony se emitují až při výskytu záření o určité prahové frekvenci hypotéza o kvantech záření E = hf, h = 6.63x10-34 J. s Plackova konstanta
4 určení Planckovy konstanty pomocí fotoelektrického jevu měřením závislosti brzdného napětí na frekvenci dopadajícího záření získáme rovnoběžné přímky pro různé materiály určením směrnice přímky pak získáme poměr h/e
5 Planckův vyzařovací zákon popis spektrálního rozdělení intenzity záření absolutně černého tělesa (dutina jejíž stěny jsou ohřáty na teplotu T) oscilací atomů stěn dutiny se vytváří elektromagnetické pole, při předpokladech klasické fyziky dojdeme k Rayleigh-Jeansovu zákonu (neodpovídá experimentálním měřením) zahrneme-li do odvození podivný předpoklad pro energii harmonických oscilátorů (oscilujících atomů) E=nhν, n celé číslo
6 Comptonův rozptyl rozptyl fotonů rentgenového záření na volně vázaných elektronech v uhlíkovém terči
7
8 vlastnosti fotonu m 0 =0, q=0, E=pc, p=h/λ setrvačná hmotnost mc 2 =hf energie fotonu v ev: E [ev] = 1.24 / λ [μm] při odvození vycházíme ze součinu h c= [J m]
9 difrakce světla a detekce fotonů (dvouštěrbinový experiment) nedokážeme předpovědět, kdy bude foton detekován v daném bodě na stínítku, fotony jsou detekovány v náhodných časových okamžicích pravděpodobnost, že bude detekován v daném bodě v daném časovém intervalu je úměrna intenzitě světla dopadajícího na stínítko ( E 2 )
10 de Broglieho hypotéza 1923 Louis de Broglie částice mají vlnové vlastnosti (symetrie k elektromagnetickým vlnám) λ=h/p obrázek: dvouštěrbinový experiment s elektrony (interferenční obrazec)
11 vlnová funkce charakterizuje de Broglieho vlny, sama nemá žádný přímý fyzikální význam, je to komplexní funkce pro popis jevů na atomární úrovni je třeba přiřadit volným kvantovým částicím nikoliv bod ve fázovém prostoru, ale rovinou monochromatickou vlnu fyzikální význam má kvadrát vlnové funkce hustota pravděpodobnosti výskytu částice (Bornův postulát interpretace vlnové funkce) frekvence vlny je přímo úměrná energii, vlnová délka nepřímo úměrná hybnosti částice
12 Davisson-Germerův experiment 1927 měření rozptylu elektronů na krystalickém niklu
13 matematická formulace kvantové mechaniky stav systému popsán vlnovou funkcí pozorovatelným (veličinám) přiřazujeme samosdružené lineární operátory na prostoru stavových funkcí operátory jsou konstruovány podle principu korespondence spektrum lineárního operátoru přiřazeného fyzikální veličině musí být shodné s množinou hodnot, které lze pro danou veličinu naměřit matematickým aparátem kvantové mechaniky se zabývá funkcionální analýza více informací viz přednášky Kvantové mechaniky
14 Schrödingerova rovnice popisuje vlnovou funkci kvantové částice v prostoru (stacionární), příp. i v čase (nestacionární) nestacionární Hamiltonián stacionární působení síly lze popsat změnou potenciální energie Ep(x) částice
15 Heisenbergův princip neurčitosti částici nelze současně přiřadit polohu a hybnost s neomezenou přesností Beiser, str Δx λ Δp h/λ podobně platí neurčitost měření energie a neurčitost času, v němž bylo měření prováděno ΔEΔt >= h/(2π)
16 neurčitost měření energie v kvantové mechanice zákon zachování energie platí v kvantové mechanice s přesností nejvýše h/(2π)/δt, kde Δt je interval mezi dvěma měřeními energie
17 vlny na strunách a de Broglieho vlny nekonečně dlouhá struna postupná vlna libovolné délky a libovolné frekvence prostorově omezená napnutá struna (konečné délky) pouze stojaté vlny o jistých diskrétních frekvencích podobně to platí pro částice a de Broglieho vlny prostorové omezení vlny (pohybu částice) vede ke kvantování, tj. povolení jen vybraných diskrétních stavů s diskrétními hodnotami energie
18 elektron v nekonečně hluboké potenciálové jámě Nekonečně hluboká potenciálová jáma o šířce L=100 pm E1 základní stav E2 první excitovaný stav E3 druhý excitovaný stav
19 přechod elektronů mezi jednotlivými stavy absorpce fotonu E=hf=E2-E1 vyzáření fotonu opět o energii E
20 vlnová funkce a pravděpodobnost výskytu elektronu v nekonečné potenciálové jámě řešením Schrödingerovy rovnice pro n=0 je nulová pravděpodobnost výskytu částice částice musí mít vždy určitou nenulovou energii i v základním stavu pro L inf je E 0
21 elektron v jámě konečné hloubky řešením Schrödingerovy rovnice pro Ep0 = 30 ev a L = 100 pm
22 nanokrystaly realizace potenciálových jam čím menší je nanokrystal, tím vyšší je prahová energie fotonu, který může být absorbován nanokrystaly mohou absorbovat pouze světlo o vlnových délkách menších než hc/e t, kde E t je prahová energie fotonu stejné chemické složení, ale různá velikost nanokrystalů odrážené spektrum se liší, tj. liší se i barva vzorku
23 potenciálové jámy ve 2D a 3D pravoúhlá kvantová hradba a kvantová krabice degenerované stavy se stejnou energií
24 tunelování částice přes potenciálovou bariéru Pravděpodobnost průchodu částice potenciálovou bariérou klesá přibližně exponenciálně s tloušťkou bariéry, ale je nenulová!
25 EPR paradox 1935 A. Einstein, B. Podolski, N. Rosen dvě částice vzniklé určitým procesem musí mít vzhledem k platným zákonům zachování opačné hodnoty spinu částice se rozletí daleko od sebe, přičemž u obou je pravděpodobnost naměření spinu +/ přesně 50 procent ve chvíli, kdy jednu z částic podrobíme měření, druhá částice musí mít opačný spin jak si částice mohou předat informaci o výsledku měření nekonečnou rychlostí? spor s obecnou teorií relativity tvrzení, že kvantová teorie je nekompletní a v budoucnu bude nahrazena kompletnější teorií
26 interpretace EPR paradoxu Einsteinova vlnová funkce neobsahuje úplný popis reality (předpoklad lokálnosti a skrytých proměnných) Bohrova pokud provedeme měření, změníme stav systému, byť by se to mělo projevit na druhém konci vesmíru (předpoklad nelokálnosti) Kodaňská interpretace nepozorované stavy přestaneme uvažovat (zhroucení vlnové funkce) a nadále jim nepřisuzujeme žádnou roli, žádné skryté parametry neexistují (později experimentálně potvrzeno)
27 teorie skrytých proměnných každý systém má více parametrů než uvažuje kvantová mechanika, což má být řešením EPR paradoxu pokud tyto skryté parametry existují, musí platit tzv. Bellovy nerovnosti experimenty provedené francouzkým fyzikem Alainem Aspectem prokázaly porušení Bellových nerovností, čímž zavrhli možnost existence skrytých proměnných
28 experimentální vyvrácení Bellových nerovností závislost míry korelace na úhlu mezi směry, do kterých probíhá projekce spinu dvou částic se spinem ½, které vznikly společně a jsou v propleteném stavu Modrá lomená křivka ukazuje maximální hodnotu míry korelace v případě lokálnosti a existence skrytých parametrů. Červená pak přesnou hodnotu v případě platnosti nelokální kvantové fyziky.
29 kvantová teleportace teleportace z částice A do C, částice B a C v kvantově propleteném stavu, z částice A se přenese informace do B při jejich kontaktu, díky kvantovému provázání zároveň také do částice C ověření, že se nenarušila kvantová propletenost stavů dvojice částic na velkou vzdálenost (ověřeno na Zemi na vzdálenost minimálně 144 km rok 2010) kolaps vlnové funkce proběhne sice okamžitě, ale informaci o výsledku měření lze předat maximálně s rychlostí světla, proto není narušena kauzalita, pro druhého pozorovatele jsou výsledky měření až do doby získání informace o prvním měření náhodná
30 Schroedingerova kočka ilustruje absurditu aplikace kvantové mechaniky v makrosvětě myšlenkový experiment, při kterém je kočka umístěna v krabici polarizace fotonu ovlivní, zda se (ne)uvolní jed pro vnějšího pozorovatele je kočka na základě principů kvantové mechaniky současně živá i mrtvá
31 aplikace - kvantová kryptografie odposlouchávání komunikačního kanálu z hlediska fyziky odpovídá procesu měření určitých veličin jakékoliv měření systém ovlivňuje a mění jeho stav, takže v určitých situacích je možné spolehlivě detekovat odposlech narušením Bellových nerovností bylo experimentálně prokázáno, že náhodnost není důsledkem neúplnosti teorie, ale skutečně principiální záležitostí výhodné pro kryptografii, která spoléhá na kvalitní generátory náhodných čísel metody šifrování využívající polarizace fotonů nebo propletenosti fotonů
32 kryptografie založená na detekci polarizace fotonů 1984 Charles H. Bennet a Gilles Brassard navrhli protokol BB84 pro kvantovou kryptografii hodnoty bitů se kódují do polarizace fotonů nastavíme-li fotonu do cesty polarizační filtr, tak buď projde nebo neprojde, pravděpodobnost průchodu fotonu je cos 2 θ, kde θ je úhel mezi rovinou polarizace fotonu a rovinou filtru ke kódování bitů se použijí 4 polarizační stavy, z nichž dva a dva jsou navzájem kolmé a tyto dvojice jsou vůči sobě otočené o úhel 45 detekci odposlechu umožňuje fakt, že měření fotonu v nesprávné rovině změní jeho stav a jeho následné měření dá s pravděpodobností 50% nesprávný výsledek
33 kryptografie založená na propletenosti fotonů 1991 Artur Ekert navrhl využít stavu kvantové propletenosti (entanglement) dvojice částic, konkrétněji spinů fotonů zdroj generuje dvojici fotonů, jejichž spiny jsou ve směru nahoru/dolu zcela náhodné, ale díky propletenosti úplně korelované (výsledek měření spinu jednoho z fotonů určí spin druhého fotonu kolaps vlnové funkce EPR paradox) v případě odposlechu je narušena kvantová korelace mezi výsledky měření obou fotonů, přenášený šifrovací klíč pak nemůže být použit pozn. při kvantové propletenosti dvojice částic nemůže být vlnová funkce vyjádřena jako součin dvou vlnových funkcí jednotlivých částic
Vybrané podivnosti kvantové mechaniky
Vybrané podivnosti kvantové mechaniky Pole působnosti kvantové mechaniky Středem zájmu KM jsou mikroskopické objekty Typické rozměry 10 10 až 10 16 m Typické energie 10 22 až 10 12 J Studované objekty:
VíceVYPOUŠTĚNÍ KVANTOVÉHO DŽINA
VYPOUŠTĚNÍ KVANTOVÉHO DŽINA ÚSPĚŠNÉ OMYLY V HISTORII KVANTOVÉ FYZIKY Pavel Cejnar Ústav částicové a jaderné fyziky MFF UK Praha Prosinec 2009 1) STARÁ KVANTOVÁ TEORIE Světlo jsou částice! (1900-1905) 19.
Více[KVANTOVÁ FYZIKA] K katoda. A anoda. M mřížka
10 KVANTOVÁ FYZIKA Vznik kvantové fyziky zapříčinilo několik základních jevů, které nelze vysvětlit pomocí klasické fyziky. Z tohoto důvodu musela vzniknout nová teorie, která by je přijatelně vysvětlila.
VíceElektronový obal atomu
Elektronový obal atomu Chemické vlastnosti atomů (a molekul) jsou určeny vlastnostmi elektronového obalu. Chceme znát energii a prostorové rozložení elektronů Znalosti o elektronovém obalu byly získány
VíceOd kvantové mechaniky k chemii
Od kvantové mechaniky k chemii Jan Řezáč UOCHB AV ČR 19. září 2017 Jan Řezáč (UOCHB AV ČR) Od kvantové mechaniky k chemii 19. září 2017 1 / 33 Úvod Vztah mezi molekulovou strukturou a makroskopickými vlastnostmi
VíceÚvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu
Úvod do moderní fyziky lekce 3 stavba a struktura atomu Vývoj představ o stavbě atomu 1904 J. J. Thomson pudinkový model atomu 1909 H. Geiger, E. Marsden experiment s ozařováním zlaté fólie alfa částicemi
Více6.2.8 Vlnová funkce. ψ nemá (zatím?) žádný fyzikální smysl, fyzikální smysl má funkce. Předpoklady: 060207
6..8 Vlnová funkce ředpoklady: 06007 edagogická poznámka: Tato hodina není příliš středoškolská. Zařadil jsem ji kvůli tomu, aby žáci měli alespoň přibližnou představu o tom, jak se v kvantové fyzice pracuje.
VíceObsah PŘEDMLUVA...9 ÚVOD TEORETICKÁ MECHANIKA...15
Obsah PŘEDMLUVA...9 ÚVOD...11 1. TEORETICKÁ MECHANIKA...15 1.1 INTEGRÁLNÍ PRINCIPY MECHANIKY... 16 1.1.1 Základní pojmy z mechaniky... 16 1.1.2 Integrální principy... 18 1.1.3 Hamiltonův princip nejmenší
Více6 PŘEDNÁŠKA 6: Stav kvantového systému, úplná množina pozorovatelných. Operátor momentu hybnosti a kvadrátu momentu hybnosti.
6 PŘEDNÁŠKA 6: Stav kvantového systému, úplná množina pozorovatelných Operátor momentu hybnosti a kvadrátu momentu hybnosti Víme už tedy téměř vše o operátorech Jsou to vlastně měřící přístroje v kvantové
VícePraktikum III - Optika
Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Praktikum III - Optika Úloha č. 13 Název: Vlastnosti rentgenového záření Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 3. 4. 2008 Odevzdal
VíceDualismus vln a částic
Dualismus vln a částic Filip Horák 1, Jan Pecina 2, Jiří Bárdoš 3 1 Mendelovo gymnázium, Opava, Horaksro@seznam.cz 2 Gymnázium Jeseník, pecinajan.jes@mail.com 3 Gymnázium Teplice, jiri.bardos@post.gymtce.cz
VíceElektronový obal atomu
Elektronový obal atomu Vlnění o frekvenci v se může chovat jako proud částic (kvant - fotonů) o energii E = h.v Částice pohybující se s hybností p se může chovat jako vlna o vlnové délce λ = h/p Kde h
VíceVAROVÁNÍ Přemýšlení o kvantové mechanice způsobuje nespavost
VAROVÁNÍ Přemýšlení o kvantové mechanice způsobuje nespavost Od atomů (a molekul) ke kvantové mechanice Vojtěch Kapsa 1 Od atomů (a molekul) ke kvantové mechanice Od atomů (a molekul) ke kvantové mechanice
VíceNa základě toho vysvětlil Eisnstein vnější fotoefekt, kterým byla platnost tohoto vztahu povrzena.
Vlnově-korpuskulární dualismus, fotony, fotoelektrický jev vnější a vnitřní. Elmg. teorie záření vysvětluje dobře mnohé jevy v optice interference, difrakci, polarizaci. Nelze jí ale vysvětlit např. fotoelektrický
VíceMAKROSVĚT ~ FYZIKA MAKROSVĚTA (KLASICKÁ) FYZIKA
MAKRO- A MIKRO- MAKROSVĚT ~ FYZIKA MAKROSVĚTA (KLASICKÁ) FYZIKA STAV... (v dřívějším okamţiku)...... info o vnějším působení STAV... (v určitém okamţiku) ZÁKLADNÍ INFO O... (v tomto okamţiku) VŠCHNY DALŠÍ
VíceOptické spektroskopie 1 LS 2014/15
Optické spektroskopie 1 LS 2014/15 Martin Kubala 585634179 mkubala@prfnw.upol.cz 1.Úvod Velikosti objektů v přírodě Dítě ~ 1 m (10 0 m) Prst ~ 2 cm (10-2 m) Vlas ~ 0.1 mm (10-4 m) Buňka ~ 20 m (10-5 m)
VícePočátky kvantové mechaniky. Petr Beneš ÚTEF
Počátky kvantové mechaniky Petr Beneš ÚTEF Úvod Stav fyziky k 1. 1. 1900 Hypotéza atomu velmi rozšířená, ne vždy však přijatá. Atomy bodové, není jasné, jak se liší atomy jednotlivých prvků. Elektron byl
VíceFYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ)
Stěny černého tělesa mohou vysílat záření jen po energetických kvantech (M.Planck-1900). Velikost kvanta energie je E = h f f - frekvence záření, h - konstanta Fotoelektrický jev (FJ) - dopadající záření
VíceAtomové jádro Elektronový obal elektron (e) záporně proton (p) kladně neutron (n) elektroneutrální
STAVBA ATOMU Výukový materiál pro základní školy (prezentace). Zpracováno v rámci projektu Snížení rizik ohrožení zdraví člověka a životního prostředí podporou výuky chemie na ZŠ. Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.16/02.0018
VíceÚVOD DO KVANTOVÉ MECHANIKY
ÚVOD DO KVANTOVÉ MECHANIKY KM popisuje vlastnosti hmoty a světla a fyzikální děje na úrovni atomů KVANTOVÁNÍ (fyzikální veličiny mohou mít pouze některé hodnoty) jedna z nejobecnějších vlastností našeho
VíceElektronový obal atomu
Elektronový obal atomu Chemické vlastnosti atomů (a molekul) jsou určeny vlastnostmi elektronového obalu. Chceme znát energii a prostorové rozložení elektronů Znalosti o elektronovém obalu byly získány
VíceKvantové provázání. Pavel Cejnar ÚČJF MFF UK Praha
Kvantové provázání Pavel Cejnar ÚČJF MFF UK Praha Seminář PřF UK Praha, listopad 2018 Kvantové provázání monopartitní tripartitní multipartitní Kanazawa, Japonsko bipartitní Zápasníci, Uffizi muzeum, Florencie
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/
Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/07.0354 Předmět: LRR/CHPB1/Chemie pro biology 1 Elektronový obal Mgr. Karel Doležal Dr. Cíl přednášky: seznámit posluchače se stavbou
Více2. Elektrotechnické materiály
. Elektrotechnické materiály Předpokladem vhodného využití elektrotechnických materiálů v konstrukci elektrotechnických součástek a zařízení je znalost jejich vlastností. Elektrické vlastnosti materiálů
VíceElektronový obal atomu
Elektronový obal atomu Ondřej Havlíček.ročník F-Vt/SŠ Jsoucno je vždy něco, co jsme si sami zkonstruovali ve své mysli. Podstata takovýchto konstrukcí nespočívá v tom, že by byly odvozeny ze smyslových
VíceInovace studia molekulární a buněčné biologie
Investice do rozvoje vzdělávání Inovace studia molekulární a buněčné biologie Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Investice do rozvoje vzdělávání
VíceZáklady spektroskopie a její využití v astronomii
Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Základy spektroskopie a její využití v astronomii Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline Světlo x záření Jak vypadá spektrum?
VíceStručný úvod do spektroskopie
Vzdělávací soustředění studentů projekt KOSOAP Slunce, projevy sluneční aktivity a využití spektroskopie v astrofyzikálním výzkumu Stručný úvod do spektroskopie Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí,
VícePOKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II
POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II FOTOELEKTRICKÝ JEV VNĚJŠÍ FOTOELEKTRICKÝ JEV na intenzitě záření závisí jen množství uvolněných elektronů, ale nikoliv energie jednotlivých elektronů energie elektronů
VíceFyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO
1. Jednotky a veličiny soustava SI odvozené jednotky násobky a díly jednotek skalární a vektorové fyzikální veličiny rozměrová analýza 2. Kinematika hmotného bodu základní pojmy kinematiky hmotného bodu
Více1. 2 Z Á K L A D Y K V A N T O V É T E O R I E
1. Atomová fyzika 33 1. Z Á K L A D Y K V A N T O V É T E O R I E V této kapitole se dozvíte: o vzniku kvantové teorie a jejích zákonitostech. Budete schopni: odůvodnit na základě známých experimentálních
Více15 Experimentální základy kvantové hypotézy
5 Experimentální základy kvantové hypotézy Částicové vlastnosti světla a vlnové vlastnosti částic. Planckova kvantová hypotéza, foton, fotoelektrický jev. De Broglieova hypotéza, relace neurčitosti. 5.
VíceELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU. kladně nabitá hmota. elektron
MODELY ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU Na základě experimentálních výsledků byly vytvořeny různé teorie o struktuře atomu, tzv. modely atomu. Thomsonův model: Roku 1897 se jako první pokusil o popis stavby
VíceFyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky
Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky 1. Vysvětlete pojmy kulová a rovinná vlnoplocha. 2. Pomocí Hyugensova principu vysvětlete konstrukci tvaru vlnoplochy v libovolném budoucím
Více1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.
1 Pracovní úkoly 1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin. 2. Proměřte úhlovou závislost intenzity difraktovaného rentgenového záření při pevné orientaci
VíceDomácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008
Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, 255676, Jaro 2008 Úloha 1: Jaká je vzdálenost sousedních atomů v hexagonální struktuře grafenové roviny? Kolik atomů je v jedné rovině
VíceKvantová kryptografie
PEF MZLU v Brně 18. listopadu 2009 Úvod V dnešní době se používá pro bezpečnou komunikaci asymetrická kryptografie. Jde o silnou šifrovací metodu, která je v dnešní době s použitím současných technologií
VíceMaturitní otázky z fyziky Vyučující: Třída: Školní rok:
Maturitní otázky z fyziky Vyučující: Třída: Školní rok: 1) Trajektorie, dráha, dráha 2) Rychlost 3) Zrychlení 4) Intenzita 5) Práce, výkon 6) Energie 7) Částice a vlny; dualita 8) Síla 9) Náboj 10) Proudění,
VícePříklad 1: Komutační relace [d/dx, x] Příklad 2: Operátor B = i d/dx
1 Příklad 1: Komutační relace [d/, x] Mějme na dva operátory: ˆ d/ a ˆ 5 D X x, například na prvek x působí takto Určeme jejich komutátor ˆ 5 d 5 4 ˆ 5 5 6 D x x 5 x, X x xx x ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ d d [ DX, ] f
VíceFyzika opakovací seminář 2010-2011 tematické celky:
Fyzika opakovací seminář 2010-2011 tematické celky: 1. Kinematika 2. Dynamika 3. Práce, výkon, energie 4. Gravitační pole 5. Mechanika tuhého tělesa 6. Mechanika kapalin a plynů 7. Vnitřní energie, práce,
VíceÚloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.
Úloha : Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu. Všechny zadané prvky mají krystalovou strukturu kub. diamantu. (http://en.wikipedia.org/wiki/diamond_cubic),
VíceOperátory obecně (viz QMCA s. 88) je matematický předpis který, pokud je aplikován na funkci, převádí ji na
4 Matematická vsuvka: Operátory na Hilbertově prostoru. Popis vlastností kvantové částice. Operátory rychlosti a polohy kvantové částice. Princip korespondence. Vlastních stavy a spektra operátorů, jejich
VíceVÍTEJTE V MIKROSVĚTĚ
VÍTEJTE V MIKROSVĚTĚ Klasická vs. Moderní fyzika Klasická fyzika fyzika obyčejných věcí viditelných pouhým okem Moderní fyzika Relativita zabývá se tím co se pohybuje rychle nebo v silovém gravitačním
Více- studium jevů pozorovaných při průchodu světla prostředím: - absorpce - rozptyl (difúze) - rozklad světla
VLNOVÁ OPTIKA - studium jevů založených na vlnové povaze světla: - interference (jev podmíněný skládáním vlnění) - polarizace - difrakce (ohyb) - disperze (jev související se závislostí n n ) - studium
Vícer(t) =0 t = a3 0 4cre
Řešením této rovnice (integrací) dostaneme r(t) 3 = C(t =0) 4cr 2 et, (1.40) kde C(t =0)je třetí mocnina poloměru dráhy v čase t =0s, ale to je zadaný poloměr a 0 =52,9 pm. Doba života atomu v Rutherfordově
VíceBalmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty
Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty V tomto laboratorním cvičení zkoumáme spektrální čáry 1. řádu vodíku a rtuti pomocí difrakční mřížky (mřížkového spektroskopu). Známé spektrální
VícePOKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE III
POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE III FOTOELEKTRICKÝ JEV OBJEV ATOMOVÉHO JÁDRA 1911 Rutherford některé radioaktivní prvky vyzařují částice α, jde o kladné částice s nábojem 2e a hmotností 4 vodíkových
VíceKarel Lemr. web: Karel Lemr Fotonové páry 1 / 26
Kvantové zpracování informace s fotonovými páry Karel Lemr Společná laboratoř optiky UP Olomouc a FzÚ AVČR web: http://jointlab.upol.cz/lemr email: lemr@jointlab.upol.cz Karel Lemr Fotonové páry 1 / 26
VíceParadoxy kvantové mechaniky
Paradoxy kvantové mechaniky Karel molek Ústav technické a experimentální fyziky, ČVUT Bezinterakční měření Mějme bombu, která je aktivována velmi citlivým mechanismem v podobě zrcátka, které je propojeno
VíceČím je teplota látky větší (vyšší frekvence kmitů), tím kratší je vlnová délka záření.
KVANTOVÁ FYZIKA 1. Záření tělesa Částice (molekuly, ionty) pevných a kapalných látek, které jsou zahřáté na určitou teplotu, kmitají kolem rovnovážných poloh. Při tomto pohybu kolem nich vzniká proměnné
VíceE e = hf -W. Kvantové vysvětlení fotoelektrického jevu. Fotoelektrický jev vysvětlil Einstein pomocí Planckovy kvantové
Kvantové vysvětlení fotoelektrického jevu Fotoelektrický jev vysvětlil Einstein pomocí Planckovy kvantové hypotézy Fotoelektrický jev : Světlo vyráží z povrchu kovů elektrony. Jedno kvantum světla může
VíceFyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)
Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Praktikum z pevných látek (F6390) Zpracoval: Michal Truhlář Naměřeno: 6. března 2007 Obor: Fyzika Ročník: III Semestr:
VícePLANCK EINSTEIN BOHR de BROGLIE
KVANTOVÁ MECHANIKA PLANCK 1858-1947 EINSTEIN 1879-1955 BOHR 1885-1962 de BROGLIE 1892-1987 HEISENBERG 1901-1976 SCHRÖDINGER 1887-1961 BORN 1882-1970 JORDAN 1902-1980 PAULI 1900-1958 DIRAC 1902-1984 VŠECHNO
VícePřednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno
Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno 1 Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno Struktura
VíceVlnění, optika a atomová fyzika (2. ročník)
Vlnění, optika a atomová fyzika (2. ročník) Vlnění 1. Kmity soustav hmotných bodů (6 hod.) 1.1 Netlumené malé kmity kolem stabilní rovnovážné polohy: linearita pohybových rovnic, princip superpozice, obecné
VíceÚvod do laserové techniky
Úvod do laserové techniky Látka jako soubor kvantových soustav Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické v Praze petr.koranda@gmail.com 18. září 2018 Světlo jako elektromagnetické
Více6.2.7 Princip neurčitosti
6..7 Princip neurčitosti Předpoklady: 606 Minulá hodina: Elektrony se chovají jako částice, ale při průchodu dvojštěrbinou projevují interferenci zdá se, že neplatí předpoklad, že elektron letí buď otvorem
VícePSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.
PSK1-14 Název školy: Autor: Anotace: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka Optické zdroje a detektory Vzdělávací oblast: Informační a komunikační technologie Předmět:
VíceKvantová fyzika. Pavel Cejnar mff.cuni.cz. Jiří Dolejší mff.cuni.cz
Kvantová fyzika Pavel Cejnar pavel.cejnar @ mff.cuni.cz Jiří Dolejší jiri.dolejsi @ mff.cuni.cz Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta UK Praha Světlo = vlny i částice! 19. století:
Více8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL
8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL 1) Popiš Daltonovu atomovou teorii postuláty. (urči, které platí dodnes) 2) Popiš Rutherfordův planetární model atomu a jeho přínos. 3) Bohrův model atomu vysvětli kvantování
VíceKvantová mechanika. Úvod. W = h.f, Fotoelektrický jev
Kvantová mechanika Úvod Začátky moderní fyziky se datují do 17. století, kdy Isaac Newton (1643 1727) ve svých Principiích položil základy klasické mechaniky. Během 18. století a 1. poloviny 19. století
VíceNástin formální stavby kvantové mechaniky
Nástin formální stavby kvantové mechaniky Karel Smolek Ústav technické a experimentální fyziky, ČVUT Komplexní čísla Pro každé reálné číslo platí, že jeho druhá mocnina je nezáporné číslo. Např. 3 2 =
Více16. Franck Hertzův experiment
16. Franck Hertzův experiment Zatímco zahřáté těleso vysílá spojité spektrum elektromagnetického záření, mají např. zahřáté páry kovů nebo plyny, v nichž probíhá elektrický výboj, spektrum čárové. V uvedených
VíceJádro se skládá z kladně nabitých protonů a neutrálních neutronů -> nukleony
Otázka: Atom a molekula Předmět: Chemie Přidal(a): Dituse Atom = základní stavební částice všech látek Skládá se ze 2 částí: o Kladně nabité jádro o Záporně nabitý elektronový obal Jádro se skládá z kladně
VícePrůlomové experimenty a modely atomové a kvantové fyziky. Seminární práce k předmětu F7050 Kvantová elektronika
Průlomové experimenty a modely atomové a kvantové fyziky Seminární práce k předmětu F7050 Kvantová elektronika Kateřina STAŇOVÁ Brno, 22. 11. 2007 Průlomové experimenty a modely atomové a kvantové fyziky
VíceLaboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech
Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech Úkoly měření: 1. Odhad rozměrů mikro-objektů z informací uváděných výrobcem. 2. Záznam difrakčních obrazců (difraktogramů) vzniklých interakcí laserového
VíceLaserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.
Laserová technika 1 Aktivní prostředí Šíření rezonančního záření dvouhladinovým prostředím Jan Šulc Katedra fyzikální elektroniky České vysoké učení technické jan.sulc@fjfi.cvut.cz 22. prosince 2016 Program
VíceÚvod do moderní fyziky
Úvod do moderní fyziky letní semestr 2015/2016 Vyučující: Ing. Jan Pšikal, Ph.D Tématický obsah přednášek speciální a obecná teorie relativity kvantování energie záření, vlnové vlastnosti částic struktura
VíceElektromagnetické vlnění, vlny a částice
Elektromagnetické vlnění, vlny a částice Vznik elektromagnetického záření Elektromagnetické vlnění vzniká, když částice s elektrickým nábojem se pohybuje se zrychlením. Příklady: - Střídavé napětí v anténě:
VíceÈÁST VII - K V A N T O V Á F Y Z I K A
Kde se nacházíme? ÈÁST VII - K V A N T O V Á F Y Z I K A 29 Èásticové vlastnosti elektromagnetických vln 30 Vlnové vlastnosti èástic 31 Schrödingerova formulace kvantové mechaniky Kolem roku 1900-1915
VíceHamiltonián popisující atom vodíku ve vnějším magnetickém poli:
Orbitální a spinový magnetický moment a jejich interakce s vnějším polem Vše na příkladu atomu H: Elektron (e - ) a jádro (u atomu H pouze p + ) mají vlastní magnetický moment (= spin). Tyto dva dipóly
VíceIng. Stanislav Jakoubek
Ing. Stanislav Jakoubek Číslo DUMu III/2-1-3-3 III/2-1-3-4 III/2-1-3-5 Název DUMu Vnější a vnitřní fotoelektrický jev a jeho teorie Technické využití fotoelektrického jevu Dualismus vln a částic Ing. Stanislav
VíceVLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník
VLNOVÁ OPTIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník Vlnová optika Světlo lze chápat také jako elektromagnetické vlnění. Průkopníkem této teorie byl Christian Huyghens. Některé jevy se dají
Vícec) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky
Harmonický kmitavý pohyb a) vysvětlení harmonického kmitavého pohybu b) zápis vztahu pro okamžitou výchylku c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky d) perioda
VíceVibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek
Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek Atomy vázané v mřížce nejsou v klidu. Míru jejich pohybu vyjadřuje podobně jako u plynů a kapalin teplota. - Elastické vlny v kontinuu neatomární
VíceStudium fotoelektrického jevu
Studium fotoelektrického jevu Úkol : 1. Změřte voltampérovou charakteristiku přiložené fotonky 2. Zpracováním výsledků měření určete hodnotu Planckovy konstanty Pomůcky : - Ampérmetr TESLA BM 518 - Školní
VíceMěření absorbce záření gama
Měření absorbce záření gama Úkol : 1. Změřte záření gama přirozeného pozadí. 2. Změřte záření gama vyzářené gamazářičem. 3. Změřte záření gama vyzářené gamazářičem přes absorbátor. 4. Naměřené závislosti
VíceKomerční výrobky pro kvantovou kryptografii
Cryptofest 05 Katedra počítačů, Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické v Praze 19. března 2005 O čem bude řeč Kryptografie Kryptografie se zejména snaží řešit: autorizovanost přístupu autenticitu
VíceEinsteina s Bohrem. Dialog. Pavel Cejnar. Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta UK
Dialog Einsteina s Bohrem Pavel Cejnar Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta UK Přednáška v rámci cyklu Potkal jsem Einsteina, pánové, podzim 2017 Dialog o kvantové mechanice ristotelés
VíceAtom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =
Atom vodíku Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně Kulová symetrie Potenciální energie mezi p + e V 2 e = 4πε r 0 1 Polární souřadnice využití kulové symetrie atomu Ψ(x,y,z) Ψ(r,θ, φ) x =? y=?
VíceSvětlo jako elektromagnetické záření
Světlo jako elektromagnetické záření Základní pojmy: Homogenní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti jsou ve všech místech v prostředí stejné. Izotropní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti
Více30 VLNOVÉ VLASTNOSTI ČÁSTIC. Materiální vlny Difrakce částic
269 30 VLNOVÉ VLASTNOSTI ČÁSTIC Materiální vlny Difrakce částic Planckův postulát a další objevy v oblasti částicových vlastností elektromagnetických vln porušily určitou symetrii přírody - částice měly
VíceKvantová fyzika. Pavel Cejnar mff.cuni.cz. Jiří Dolejší mff.cuni.cz
Kvantová fyzika Pavel Cejnar pavel.cejnar @ mff.cuni.cz Jiří Dolejší jiri.dolejsi @ mff.cuni.cz Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta UK Praha Dvouštěrbinový experiment A Fig.
VíceOPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.
OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. Světlo jako částice Kvantová optika se zabývá kvantovými vlastnostmi optického
VíceH = 1 ( ) 1 1. dostaneme bázi označovanou často znaménky plus a minus:
Propletené stavy Standardní bázi kubitu máme ve zvyku značit symboly a. Existuje ovšem nekonečně mnoho jiných ortonormálních bází které vzniknou ze standardní báze vždy nějakou unitární transformací. Použijeme-li
VíceLehký úvod do kvantové teorie II
1 Lehký úvod do kvantové teorie II 5 Harmonický oscilátor Na příkladu harmonického oscilátoru, jehož klasické řešení známe z Fyziky 1, si ukážeme typické postupy při hledání vlastních hodnot operátoru
VícePavel Cejnar. pavel.cejnar @ mff.cuni.cz. Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta University Karlovy v Praze
Podivuhodná říše kvant Pavel Cejnar pavel.cejnar @ mff.cuni.cz Ústav částicové a jaderné fyziky Matematicko-fyzikální fakulta University Karlovy v Praze Hvězdárna a planetárium Brno, 22. 1. 2015 Podivuhodná
VíceInovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ
Název projektu Číslo projektu Název školy Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0748
VíceŘešit atom vodíku znamená nalézt řešení Schrödingerovy rovnice s příslušným hamiltoniánem. 1 4πǫ 0. 2m e
8 Atom vodíku Správné řešení atomu vodíku je jedním z velkých vítězství kvantové mechaniky. Podle klasické fyziky náboj, který se pohybuje se zrychlením (elektron obíhající vodíkové jádro proton), by měl
VíceBalmerova série vodíku
Balmerova série vodíku Josef Navrátil 1, Barbora Pavlíková 2, Pavel Mičulka 3 1 Gymnázium Ivana Olbrachta, pepa.navratil.ez@volny.cz 2 Gymnázium Jeseník, barca@progeo-sys.cz 3 Gymnázium a SOŠ Frýdek Místek,
VíceMaturitní témata fyzika
Maturitní témata fyzika 1. Kinematika pohybů hmotného bodu - mechanický pohyb a jeho sledování, trajektorie, dráha - rychlost hmotného bodu - rovnoměrný pohyb - zrychlení hmotného bodu - rovnoměrně zrychlený
VíceKvantová fyzika a náš svět
Kvantová fyzika a náš svět Miloslav Dušek Motto: Mě velmi těší, že se musíme uchýlit k tak podivným pravidlům a bizarnímu způsobu uvažování, abychom pochopili Přírodu, a baví mě o tom lidem vykládat.
VíceElektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření
Elektromagnetické záření lineárně polarizované záření Cirkulárně polarizované záření Levotočivé Pravotočivé 1 Foton Jakékoli elektromagnetické vlnění je kvantováno na fotony, charakterizované: Vlnovou
VíceFluorescence (luminiscence)
Fluorescence (luminiscence) Patří mezi luminiscenční metody fotoluminiscence. Luminiscence efekt, kdy excitované molekuly či atomy vyzařují světlo při přechodu z excitovaného do základního stavu. Podle
VíceMěření šířky zakázaného pásu polovodičů
Měření šířky zakázaného pásu polovodičů Úkol : 1. Určete šířku zakázaného pásu ze spektrální citlivosti fotorezistoru pro šterbinu 1,5 mm. Na monochromátoru nastavujte vlnovou délku od 200 nm po 50 nm
VíceTypové příklady ke zkoušce z Fyziky II
Typové příklady ke zkoušce z Fyziky II [1] Elektromagnetické pole. Vznik střídavého harmonického napětí. Oscilační obvod LC. Sériový rezonanční obvod RLC. Výkon střídavého proudu. 1) Oscilační obvod se
VíceRentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm
Rtg. záření: Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm Vznik rtg. záření: 1. Rtg. záření se spojitým spektrem vzniká při prudkém zabrzdění urychlených elektronů.
VíceJiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.
Jiří Oswald Fyzikální ústav AV ČR v.v.i. I. Úvod Polovodiče Zákládní pojmy Kvantově-rozměrový jev II. Luminiscence Si nanokrystalů III. Luminiscence polovodičových nanostruktur A III B V IV. Aplikace Pásová
VíceB) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Fyzika.
4.8.13. Fyzikální seminář Předmět Fyzikální seminář je vyučován v sextě, septimě a v oktávě jako volitelný předmět. Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu Fyzikální seminář vychází ze vzdělávací oblasti
Více