Лекции по Концепциям Современного Естествознания (КСЕ)
|
n=1 |
l=0(s) |
m=1 |
|
n=2 |
l=0(s), 1(p) |
m=1,3 m=-1,0,1 |
|
n=3 |
l=0(s),1(p),2(d) |
m=1,3,5 |
Три квантовых числа n, l и m определяют волновые свойства электрона (следует из решения уравнения Шредингера).
s – квантовое число, называемое спин.
Частица с целым спином.
Принцип Паули: В атоме не может быть электронов, у которых все квантовые числа равны. Это связано с тождественностью частиц. В атоме не может быть двух электронов в одинаковых энергетических состояниях.
Принцип дополнительности Бора (сформулирован в 1927-м году): Получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих частицу, неизбежно связано с потерей информации о других величинах, дополнительных к первой.
Eкин ® Епот
v®(x,y,z)
С точки зрения физика-экспериментатора это связано с влиянием макроприбора на микроскопический объект. С точки зрения квантовой механики определить одновременно основные свойства частицы и дополнительные к ним невозможно точно ни на каком приборе, так как частицы обладают корпускулярно-волновым дуализмом.
Принцип неопределенности Гейзенберга: увеличение точности определения положения частицы вызывает увеличение ошибки определения ее момента (энергии), если эти определения проводятся одновременно.
Принцип причинности (Связан с Лапласовским детерминизмом): Если мы знаем исходное условие (причину), то всегда можем определить следствие.
Квантовая механика основывается на теории вероятностей.
Ψ0®|Ψ|2 – Квадрат функции показывает наибольшую вероятность местоположения данной частицы.
Современная концепция атомного ядра.
В 1932 году была предложена протонно-нейтронная модель Иваненко-Гейзенберга.
Ядра с одинаковым зарядом и разной массой называются изотопами.
75% 25% природного хлора.
Ядра с одинаковыми массовыми числами, но разными зарядами называются изобарами.
ΔE=Δmc2
В ядро атома и его пространство входит около 350 частиц, которые известны на данный момент.
Øя≈10-15 м.
Все они – маленькие вращающиеся «волчки» и все имеют момент количества движения.
Элементарные частицы.
Кварк – «непонятный».
У каждой частицы есть античастица. Отличаются они зарядом или магнитным моментом.
В 1928-м году Поль Дирак предсказал античастицы.
β++e-↔2γ+Q
Если взят 1 грамм электронов и позитронов, то выход энергии будет соответствовать взрыву в 10 килотонн тротила.
Характеристики микрочастиц: масса, заряд, спин, время жизни.
Время жизни стабильной частицы - τ≥1020 лет. Tполураспада протона=1032 лет.
Протон, электрон и фотон являются среднеживущими – от минут до 10-18 секунды.
Свободный нейтрон – 10-15 минут.
Кроткоживущие – от 10-18 10-24 с (резонансы, или виртуальные частицы).
В настоящее время выделено 12 фундаментальных частиц и столько же античастиц, из которых состоит весь мир. Это 6 кварков и 6 лептонов( электрон, мюон, Тау-лептон, νe, νμ, ντ).
Модели ядра.
1. Оболочечная
2. Оптическая
3. Капельная
1. Ядро как оболочка атома. Нуклоны находятся по оболочкам атомного ядра. Принцип Паули для нуклонов – на одной орбите не может быть двух нуклонов с одним и тем же спином. Эта модель хорошо описывает ядра легких атомов.
2. Оптическая модель подходит для описания средних и тяжелых ядер. На ядро налетают частицы, обладающие корпускулярно-волновым дуализмом, и, если длины волн равны, наблюдаются дифракция и интерференция.
3. Подходит для описания тяжелых ядер. Хорошо описывает естественную радиоактивность. Все элементы, начиная с висмута, радиоактивны. Сравнение с каплями жидкости: Плотность жидкости при одной температуре и давлении постоянна и не зависит от числа молекул. То же самое, плотность ядерного вещества постоянна и не зависит от числа нуклонов в ядре. Нуклон, находящиеся на границе ядра, испытывают силы, втягивающие их внутрь ядра, следовательно, равнодействующая сил на границе не равно нулю. Отличие: Нуклоны обладают волновыми свойствами и имеют заряд.
08 лекция
Фундаментальные взаимодействия.
Естествознание объясняет огромное разнообразие природных систем взаимодействием материальных объектов, то есть, воздействием их друг на друга. Взаимодействие – это основная причина, определяющая движение в природе, поэтому взаимодействие, как и движение, носит универсальный характер. Причинами взаимодействия учёные считают существование в природе массы и различных зарядов.
В классической механике Ньютона взаимодействие определяется силой, с которой одно тело действует на другое, и при этом, по концепции дальнодействия, считается, что все действия тел друг на друга передаются через пустое пространство на любое расстояние мгновенно, так как скорость света в классической механике принята за бесконечность.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25