Mechanika kwantowa, widma, postulaty - najważniejsze informacje

MECHANIKA KWANTOWA dział fizyki poświęcony m.in. badaniu ruchu elementarnych składników materii, dla których dokładność określenia stanu początkowego ograniczona jest zasadą nieoznaczoności.

Założenia mech.kwantowej:
- stan obiektu charakteryzowany jest przez funkcję falową- matematyczna reprezentacja fali de Brogliea związana z poruszającą się cząsteczką
- kwadrat amplitudy fali de Brogliea określa prawdopodobieństwo znalezienia tej cząstki w danym obszarze, nie mogąc określić położenia cząstki możemy określić prawdopodobieństwo znalezienia jej w danym punkcie
- proces pomiaru ma istotny wpływ na stan badanej cząstki

Z elektronem związana jest fala de Brogliea. Fala ta tworzy wewnątrz studni falę stojącą. Fala ta to obraz interferencyjny powstały na skutek nakładania się fal o określonej długości
Kwantowa:
- proces pomiaru ma istotny wpływ na stan badanej cząstki
- maksymalna dokładność, z jaką można określić wielkość fizyczną, jest ograniczona przez fundamentalne prawo przyrody - zas.nieoznaczoności
- z poruszającą się cząstką związana jest fala. Kwadrat modułu amplitudy tej fali jest miarą prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w danym punkcie
Klasyczna:
- układ pomiarowy można dobrać w taki sposób, że wpływ pomiaru na zachowanie mierzonego obiektu jest do pominięcia
- niepewności pomiarowe wielkości makroskopowych są wielokrotnie większe od niepewności wynikających z zasady nieoznaczoności
- brakuje efektów falowych związanych z cząstkami

Widma liniowe - tworzą je pojedyncze linie widmowe, czyli określone długości fal emitowanych przez atom. Są to jednocześnie widma emisyjne, ponieważ otrzymuje się je w wyniku świecenia atomów

Zasada nieoznaczoności - nie można w jednym eksperymencie wyznaczyć z dowolną dokładnością położenia i odpowiedniej składowej pędu cząstki.

Analiza widmowa - na jej podstawie można stwierdzić, że każdy rodzaj atomów ma swój własny układ linii widmowych, można wtedy stwierdzić obecność pierwiastka w substancji. Aby przeprowadzić analizę należy pobudzić atomy do świecenia. Otrzymane światło formujemy w wąską wiązkę i kierujemy na element dyspersyjny, np. pryzmat lub siatkę dyfrakcyjną. Następnie światło pada na element światłoczuły, z którego można odczytać długość fal emitowanych przez atomy promieniowania.

Widma emisyjne:
- otrzymane w wyniku świecenia atomów
- tworzą je określone długości fal emitowanych przez atom

Widma absorpcyjne:
- odbywa się w zakresie tych samych długości fal
- pochłanianie przez atomy promieniowania

Schemat układu pomiarowego:
Źródło światła białego – badana substancja – detektor
Światło o widmie ciągłym kierujemy na obszar, w którym znajdują się gazy pobudzone do świecenia. Przechodzące światło kierujemy na detektor, który mierzy natężenie światła dla poszczególnych długości fal.

Postulaty Bohra:
1. Elektron w atomie wodoru może krążyć wokół jądra tylko po takich orbitach, dla których moment pędu elektronu jest równy całkowitej wielokrotności stałej Plancka, podzielonej przez 2pi. Orbitę nazywamy stacjonarną.
2. Atom, którego elektron znajduje się na orbicie stacjonarnej, nie promieniuje energii. Emisja promieniowania przez atom następuje, gdy elektron przechodzi z orbity o wyższej energii na orbitę o energii niższej. Absorpcja promieniowania przez atom zachodzi wówczas, gdy elektron przechodzi z orbity o niższej energii na wyższą.
Model jest wewnętrznie sprzeczny, ponieważ jest sprzeczny z fizyką klasyczną a zgodny z kwantową.

Emisja promieniowania następuje wtedy, gdy elektron przechodzi z wyższego poziomu energetycznego na niższy, a absorpcja, gdy przechodzi z niższego na wyższy.