Кванттық механика: Нұсқалар арасындағы айырмашылық
Content deleted Content added
ш r2.7.2+) (Боттың үстегені: ru:Квантовая механика аластағаны: kk:Толқындық механика |
Өңдеу түйіні жоқ |
||
1-жол:
'''''Кванттық механика''''', '''толқындық механика''' – [[микробөлшек]]тердің (''элементар бөлшектердің, [[атом]]дардың, [[молекула]]лардың, атом [[ядро]]ларының'') және олардың жүйелерінің (мысалы, ''[[
Ол өрістің кванттық теориясында, [[кванттық химия]]да, [[кванттық статистика]]да, т.б. қолданылады. Кванттық механика ''бейрелятивистік'' (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және ''релятивистік'' (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді.
5-жол:
Бейрелятивистік кванттық механика (өзінің қолданылу аймағындағы Ньютон механикасы сияқты) – толық аяқталған, қайшылықтары жоқ, өз саласында кез келген есептерді шешуге мүмкіндігі бар теория. Керісінше, релятивистік кванттық механиканы мұндай теория қатарына жатқызуға болмайды. Классикалық механика кванттық механиканың жуықталған дербес түрі болып саналады.
== Тарихы ==
[[20 ғасыр]]дың бас кезінде [[классикалық физика]]да түсінік таппаған бірнеше құбылыстар (''қызған дененің сәуле шығаруы, [[фотоэффект]], [[Резерфорд]] атомының орнықтылығы'', т. б.) тәжірибе жүзінде ашылды. Тәжірибеде қызған денеден шыққан сәуле қарқындылығының (интенсивтігінің) максимумы әр уақытта белгілі бір толқын ұзындығына сәйкес келетіндігі және ол максимум температура жоғарылаған сайын [[қысқа толқындар[[ жағына ығысатындығы байқалады. Мысалы, қызған темірдің түсі күрең қызылдан бастап, температура жоғарылаған сайын ашық түске боялып, соңынан ағарып кетеді. Демек температура жоғарылаған сайын қысқа толқынды жарық сәулесінің [[спектр]]дегі үлесі артады. Классиклық физика жылулық сәуле шығарудың спектрінде байқалатын заңдылықты мүлдем түсіндіре алмады. Оған себеп классиклық физика бойынша қызған дене әр уақытта [[қысқа толқынды]] сәуле шығаруға тиіс. Сонымен қатар классиклық физика тұрғысынан түсінік таппаған тағы бір құбылыс – ''[[фотоэффект құбылысы]]''. Бұл құбылыс кезінде зат бетіне түскен сәуле, одан электрондар бөліп шығарады; ұшып шыққан электрондардың энергиясы зат бетінде жұтылған сәуленің қарқындылығына байланысты болмай, оның жиілігіне тәуелді болуы түсініксіз болды. Егер түскен сәуленің жиілігі белгілі бір шамадан кем болса, онда жарықтың қарқындылығы қаншалықты артқанымен, электрондар заттан сыртқа қарай ұшып шыға алмайды. Ал классиклық физика тұрғысынан электрондардың энергиясы жарықтың қарқындылығына, яғни затқа түскен сәуле толқынының энергиясына байланысты болуы керек. Жылулық сәуле шығару және фотоэффект құбылыстарын түсіндіру нәтижесінде жаңа теорияның, яғни кванттық механиканың негізі қаланды. Кванттық ұғымдарды (қараңыз ''[[Квант]]'') алғаш рет ''1900 жылы'' ''[[М. Планк]]'' қызған денелердің жылулық сәуле шығаруын толық түсіндіретін еңбектерінде (теориясында) жариялады. Бұл теория бойынша жарық үздіксіз түрде емес ([[классикалық теория]] бойынша) белгілі бір үлеспен үздікті ([[дискретті]]) кванттар түрінде шығарылады немесе жұтылады. Бұл кванттың энергиясын Планк:
=h (1)
өрнегімен анықтады, мұндағы ''h=6,6210-34 Джс'' – ''Планк тұрақтысы'', –''шығарылатын (жұтылатын) жарықтың жиілігі''. Планктың осы еңбегін ескере отырып ''1905 жылы'' ''[[А. Эйнштейн]]'' фотоэффект теориясын ашты. Бұл теориясында Эйнштейн Планк идеясын дамыта отырып, мынадай болжам ұсынды: ''жарық тек үздікті түрде шығарылып (жұтылып) қана қоймай, ол кеңістікте үздікті кванттар ағыны түрінде тарайды.'' ''Үздіктілік''(''дискреттік'') – жарықтың өзіне тән қасиет. Кейіннен кванттар ''[[фотондар]]'' деп аталды. Жарық фотоны басқа бөлшектермен тұтас бөлшек ретінде әсерлеседі, яғни жарыққа ''[[корпускулалық]]'' қасиет те тән. Жарықтың корпускулалық қасиетінің екінші бір қырын ''1922 жылы'' америкалық физик ''[[А. Комптон]]'' ''(1892–1962)'' жарықтың бос электрондарда шашырау құбылысында (қараңыз ''[[Комптон эффектісі]]''), фотон мен электронның серпімді соқтығысуын зерттейтін тәжірибеде байқады. Мұндай соқтығысудың [[кинематикасы]] мен [[динамикасы]] энергия мен [[импульс]]тің сақталу заңдарымен анықталады. Осыдан барып фотонның =h энергиясынан басқа '''p=h/=h/c''' импульсінің болуы керектігі туындайды ( – ''толқын ұзындығы'', с – ''жарық жылдамдығы''). Фотонның [[энергиясы мен импульсі]] ='''pc''' өрнегімен байланысқан. Сонымен қатар [[интерференция]], [[дифракция]], [[поляризация]] құбылыстарын зерттеу кезінде жарықтың толқындық қасиеті де анық байқалған. Жарықтың екі жақтылық қасиетін =''h'' өрнегінен байқауға болады. Бұл өрнекте – бөлшекке, ал – толқынға тән шамалар. Бұдан логикалық қайшылық туындайды: бір құбылысты түсіну үшін жарық – ''бөлшек'', ал екіншісін түсіну үшін жарық – ''толқын'' ретінде қарастырылуы тиіс. Жарықтың осы қасиетінің микробөлшектерге де тән екендігі жөнінде ''1924 жылы'' француз физигі ''[[Луй де Бройль]]'' (''1892–1987'') толқындық қасиет – тек жарық фотондарына ғана емес, [[материя]]ны құрайтын барлық бөлшектерге ([[электрондар, протондар, мезондар,]] т.б.) тән қасиет деген болжам айтты (қараңыз [[Де Бройль толқындары]]).
Микробөлшектердің толқындық қасиеттері [[туннельдік эффект]] кезінде айқын байқалады. Бұл эффектіні түсіндіру арқылы классикалық физикада түсінік таппаған көптеген құбылыстардың (''[[автоэлектрондық эмиссия]], [[атом ядросының -ыдырауы]]'', т.б.) сыры ашылды.Осы қайшылықтарды шешу кванттық механиканың физикалық негіздерін жасауға мүмкіндік берді. [[Микродүние]]нің басқа да құбылыстарын зерттеу кезінде, әсіресе, атом құрылысын зерттеу кезінде, атом ішіндегі электрон қозғалысының классикалық физика заңдарына бағынбайтындығы және олардың энергияларының мүмкін болатын мәндері үздіксіз өзгермей, тек энергия деңгейлерінің дискретті қатарын құрайтындығы анықталды. Оң зарядты нүктелік ядро туғызатын өрісте қозғалатын электронға классикалық механиканың теңдеулерін қолдануға болмайды, яғни механика мен [[электрдинамика]] заңдарына негізделген ''[[Э. Резерфорд]]'' пен ''[[Н. Бор]]'' жасаған [[атом моделі]] орнықсыз болуға тиіс. Бірақ тәжірибе жүзінде атомның орнықты жүйе екендігі дәлелденді. Атомдарда [[стационар күйлер]] мен энергия деңгейлерінің бар екендігі ''[[Франк-Герц]]'' тәжірибесінде (''1913–14'') дәлелденді. Тәжірибеде байқалған атомдық құбылыстарды үйлестіру мақсатында Бор ''1913 жылы'' екі қағида ([[постулат]]) (қараңыз Бор қағидалары) және оларға қосымша [[сәйкестік принципін]] ұсынды. Бұл принцип бойынша шектік жағдайда (кванттық сандардың үлкен мәндерінде) теориялық жолмен алынған формулалар классикалық физиканың заңдарына айналады. Бор квант тұрақтысы ''h''-ты пайдалана отырып, заңдары классикалық механика заңдарынан өзгеше, сутек және сутек типтес атомдағы электрондардың қозғалысын анықтады. Сонымен қатар Бор теориясының жетістіктерімен бірге кемшіліктері де байқалды. Бұл теория электрондардың күрделі атомдардағы қозғалысын, атомдардың бір-бірімен байланысып молекулалар түзетіндігін, т.б. түсіндіре алмады. Атом теориясының одан әрі дамуына классикалық теорияның ұғымдары ([[траектория, орбита]], т.б.) кедергі болды. Сондықтан электрондардың атомдағы қозғалысын толық сипаттау үшін атомның алғашқы және кейінгі стационар күйлеріне тәуелді шамалар ғана енетін жаңа теория жасау қажет болды. Осындай теорияны ''1925 жылы'' неміс физигі ''[[В. Гейзенберг]]'' электронның координаттары мен жылдамдығының орнына [[
<ref name="source1">Қазақ энциклопедиясы</ref>
<ref name="source2"> [[Гейзенберг В.]], Физические принципы квантовой теории, Л. – М., 1932; [[Дирак П.]], Принципы квантовой механики, пер с англ., 1960</ref>
|