Презентация по квантовой физике Гипотеза Планка

Гипотеза Планка

Список литературы

Г.Н.Степанова – Физика 11 ( I полугодие) СПб. СТП Школа 2003 §2 1 Стр. 10 3 -1 06

Задачи

Г.Н.Степанова – Физика 11 ( I полугодие) СПб. СТП Школа 2003 §26 Стр. 120-126

Лабораторные работы

Опыты

Виноградова С.П.

Зарождение квантовой физики

Завершение классической физики

• В конце XIX в. многие ученые считали, что развитие физики завершилось по следующим причинам:
• 1. Больше 200 лет существуют законы механики, теория всемирного тяготения.
• 2. Разработана МКТ.
• 3. Подведен прочный фундамент под термодинамику.
• 4. Завершена теория электромагнетизма Максвелла
• 5. Открыты фундаментальные законы сохранения (энергии, импульса момента импульса, массы и электрического заряда).

Физические проблемы начала XX в.

• В конце XIX -- начале XX в. были открыты:

X -лучи (рентгеновские лучи, В. Рентген),

Явление радиоактивности (А. Беккерель),

Электрон (Дж. Томсон).

• Однако классическая физика не сумела объяснить эти явления. Многократно проверенные законы электромагнетизма Максвелла неожиданно «забастовали», когда их попытались применить к проблеме излучения веществом коротких электромагнитных волн
• Теория относительности А. Эйнштейна потребовала коренного пересмотра понятии пространства и времени.
• Специальные опыты подтвердили справедливость гипотезы Дж.Максвелла об электромагнитной природе света. Можно было предположить, что излучение электромагнитных волн нагретыми телами обусловлено колебательным движением электронов. Но это предположение нужно было подтвердить сопоставлением теоретических и экспериментальных данных.

• Тело при любой температуре должно излучать и терять энергию до тех пор, пока его температура не снизится до абсолютного нуля

Но!

• Вещество не расходует всю свою энергию на излучение электромагнитных волн

Макс Планк

• Первым понял, что объяснить существование теплового равновесного излучения, на законах электродинамики Максвелла и механики Ньютона , нельзя.
• М.Планку удалось решить проблему спектрального распределения света, излучаемого нагретыми телами, перед которой классическая физика оказалась бессильной.

Гипотеза Планка (1900 г.)

• Атомы испускают электромагнитную энергию не непрерывно, а отдельными порциями — квантами .
• Энергия Е каждой порции прямо пропорциональна частоте излучения

Постоянная Планка

Постоянная Планка  (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой

Постоянная Планка

Иногда удобно измерять энергию и постоянную Планка в электронвольтах.

h =4,136 . 10 -15 эВ . с .

(1 эВ - энергия, которую приобретает элементарный заряд, проходя ускоряющую разность потенциалов 1 В)

1 эВ=1,6 . 10 -19 Дж

Квантовая теория света

• Эйнштейн в 1905 г. выдвинул теорию, согласно которой свет не только излучается и поглощается, но и состоит из дискретных, далее неделимых порций - квантов света .
• Они представляют собой частицы, которые движутся в пустоте со скоростью 300 000 км/с
• В 1926 году химик  Гилберт Льюис эти частицы назвал фотонами .

Фотон в нейтринном микроскопе

Квантовая теория

• электромагнитные волны с частотой ν можно рассматривать как поток квантов излучения с энергией Е = h ν .
• Свет представляет собой электромагнитную волну, пока не происходит обмен энергией с веществом.
• Переход энергии от света к веществу или от вещества к свету подчиняется соотношению Е = h ν .

Эйнштейн

(1879–1965)

Квантовая физика

Таким образом, М. Планк указал путь выхода из трудностей, с которыми столкнулась теория теплового излучения, после чего начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой

Квантовая теория является одной из самых точных моделей, описывающих окружающий нас мир, а технические решения, разработанные благодаря применению аппарата квантовой механики, прочно вошли в повседневную жизнь современного общества. 

Квантовая теория — важнейшая составляющая квантовой физики, данная теория описывает движение, поведение и взаимодействие микрочастиц.

Фотон

Фотон – это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения.

-Фотон не имеет массы покоя

-Фотон не имеет заряда

-Существует в вакууме, только двигаясь со скоростью света

-Самая распространенная частица Вселенной

-Обладает корпускулярно-волновым дуализмом (имеет свойства частицы и волны)

-Обозначается греческой буквой γ (гамма)