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量子力学家庭作业帮助

量子力学是与非常小的物理相关的分支。

这导致对物理世界可能看起来是一些非常奇怪的结论。在原子和电子的尺度上,许多描述事物在日常大小和速度上移动的经典力学方程不再是有用的。在经典力学中,物体在特定时间存在于特定的地方。然而,在量子力学中,对象反而存在于概率雾霾中;他们有一定的机会在A点,另一个机会在B点等等。

三革命原则

量子力学(QM)已经开发了数十年,开始于一系列有争议的实验数学解释,经典力学的数学无法解释。它始于20世纪之交,大概在同一时间,爱因斯坦爱因斯坦发表了他的相对论,一个单独的物理学数学革命,描述了高速运动的事物。然而,与相对论不同,QM的起源不能归功于任何一位科学家。相反,多个科学家为1900年至1930年间逐渐获得接受和实验验证的三项革命原则的基础做出了贡献。他们是:

量化属性:某些属性(如位置,速度和颜色)有时只能以特定的设置量发生,就像从数字到数字“点击”的拨号一样。这就挑战了经典力学的一个基本假设,即这种性质应该是平滑连续的光谱。为了描述一些属性“点击”像具有特定设置的表盘的想法,科学家创造了“量化”这个词。

光的粒子:光有时可以表现为粒子。这最初遭到严厉的批评,因为它与200年的实验相反,表明光线表现为浪潮;很像一个平静的湖面上的波纹。光的行为类似于它从墙壁上反弹并在角落弯曲,波浪的波峰和波谷可以相加或抵消。增加的波峰导致更亮的光线,而消除的波浪会产生黑暗。光源可以被认为是棒上的球,有节奏地浸在湖中心。发射的颜色对应于波峰之间的距离,其由球的节奏的速度决定。

物质波动:事情也可以作为一波浪。这与大约30年的实验相反,显示物质(如电子)以粒子形式存在。

量化属性?

在1900年,德国物理学家马克斯·普朗克(Max Planck)试图解释在红热和白热物体(如灯泡灯丝)发光的光谱上发射的颜色分布。 Planck意识到这种分布的方程式的物理意义,普朗克意识到这一点意味着只发出某些颜色(虽然它们的数量很多)的组合,特别是一些基数的整数倍数的组合。不知怎的,颜色被量化了!这是意想不到的,因为光被理解为波浪,意味着颜色的值应该是连续的光谱。什么可以禁止原子产生这些整数倍数之间的颜色?这似乎很奇怪,普朗克认为量化只不过是一个数学技巧。根据Helge Kragh的2000年“物理世界”杂志的文章“马克思普朗克,不情愿的革命者”,“如果在1900年12月发生物理学革命,没有人会注意到,普朗克也不例外”

普朗克方程还包含一些数字,后来将对今后的质量管理发展非常重要;今天,它被称为“普朗克常数”。

量化有助于解释其他物理学的奥秘。在1907年,爱因斯坦用普朗克的量化假设来解释为什么如果将相同的热量放入材料中而改变了起始温度,那么固体的温度会改变不同的量。

自19世纪初以来,光谱科学已经表明,不同的元素发射和吸收被称为“光谱线”的特定颜色的光。尽管光谱学是确定诸如遥远恒星的物体中所含元素的可靠方法,但科学家们为什么每个元素首先发出这些特定的线条都是困惑的。在1888年,约翰内斯·里德伯格(Johnny Rydberg)得出了一个描述氢气发出的谱线的方程式,尽管没有人能够解释为什么方程式有效。这在1913年改变了,Niels Bohr将普朗克的量化假设应用于欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)1911年的“行星”原子模型,假设电子以与行星轨道太阳相同的方式围绕核轨道。根据物理学2000(科罗拉多大学的一个网站),玻尔提出,电子被限制在原子核周围的“特殊”轨道上。他们可以在特殊的轨道之间“跳跃”,并且由跳跃产生的能量引起特定的光的颜色,作为谱线观察。虽然量化的属性被发明为仅仅是数学技巧,但他们解释得很多,成为质量管理的创始原则。

光的粒子?

1905年,爱因斯坦发表了一篇论文“关于光的发射和转化的启发点”,其中他设想了光不是一波浪,而是作为一种“能量量子”的一种方式。爱因斯坦建议的这种能量包可以“被整体吸收或产生”,特别是当原子在量化振动速率之间“跳跃”时。如几年之后,当电子在量化轨道之间“跳跃”时,这也将适用。在这个模型下,爱因斯坦的“能量量子”包含跳跃的能量差异;当除以普朗克常数时,该能量差确定了这些量子携带的光的颜色。

通过这种新的思路,爱因斯坦提供了对九种不同现象的行为的洞察,包括普朗克从灯泡灯丝发出的具体颜色。它还解释了某些颜色的光如何将电子从金属表面喷射出去,这是一种被称为“光电效应”的现象。温尼伯大学物理学副教授斯蒂芬·克拉伦(Stephen Klassen)说,爱因斯坦并不完全有理由进行这一飞跃。在2008年的文章“光电效应:恢复物理课堂的故事”中,Klassen指出,爱因斯坦的能量量并不是解释所有这九种现象所必需的。作为波的光的某些数学处理仍然能够描述普朗克描述的从灯泡灯丝发出的特定颜色和光电效应。事实上,在爱因斯坦有争议的1921年诺贝尔奖中,诺贝尔委员会只承认“他发现了光电效应的法律”,这具体不依赖于能量量子的概念。

在爱因斯坦的论文大概二十年之后,由于Arthur Compton的1923年的作品,电子束散射出来的光线发生变化,所以术语“光子”被普及用于描述能量量子。这表明,光(光子)粒子确实与物质(电子)相撞,从而证实了爱因斯坦的假设。到目前为止,很明显,光可以作为一个波浪和一个粒子,将光的“波粒二元性”放在QM的基础之上。

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量子力学是物理学的分支,它研究物质行为的描述及其在原子和亚原子尺度上的相互作用。如果没有时间学习,我们可以在家庭作业中为您量子力学提供帮助。我们的团队提出量子力学问题帮助解决量子力学问题,作业,家庭作业和课程。

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Posted on March 27, 2017 in 物理学

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