Кванттық механика, толқындық механика
Кіріспе 3
1. Кванттық механиканың ашылуы 4
2. Ежелгі ғалымдардың ой.пікірі 7
3. Эйнштейн кванттық механика 9
4. Қазіргі заман ғалымдарының ойлары 11
Қорытынды 14
Пайдаланған әдебиеттер 15
1. Кванттық механиканың ашылуы 4
2. Ежелгі ғалымдардың ой.пікірі 7
3. Эйнштейн кванттық механика 9
4. Қазіргі заман ғалымдарының ойлары 11
Қорытынды 14
Пайдаланған әдебиеттер 15
Кванттық механика, толқындық механика – микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың, атом ядроларының) және олардың жүйелерінің (мысалы, кристаллдардың) қозғалу заңдылықтарын анықтайтын, сондай-ақ, бөлшектер мен жүйелерді сипаттайтын физикалық шамаларды макроскопиялық тәжірибеде тікелей өлшенетін шамалармен байланыстыратын теория.
Ол өрістің кванттық теориясында, кванттық химияда, кванттық статистикада, т.б. қолданылады. Кванттық механика бейрелятивистік (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және релятивистік (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді.
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.
Ол өрістің кванттық теориясында, кванттық химияда, кванттық статистикада, т.б. қолданылады. Кванттық механика бейрелятивистік (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және релятивистік (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді.
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.
1. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики.- М., 1976.
2. Давыдов А.С. Квантовая механика.- М., 1973.
3. Қожамқүлов Т.Ә., Жүсіпов М.Ә., Имамбеков О.И. Квангтык механик Алматы, 2006.
4. Қожамқүлов Т.Ә., Имамбеков О.И. Кванттық механика есептері жинағы.- Алматы, 2006.
5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория.-М., 1974.
6. Матвеев А.Н. Атомная физика.- М., 1989.
7. Шпольский Э.В. Атомная физика.- Т. 2. - М., 1974.
2. Давыдов А.С. Квантовая механика.- М., 1973.
3. Қожамқүлов Т.Ә., Жүсіпов М.Ә., Имамбеков О.И. Квангтык механик Алматы, 2006.
4. Қожамқүлов Т.Ә., Имамбеков О.И. Кванттық механика есептері жинағы.- Алматы, 2006.
5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория.-М., 1974.
6. Матвеев А.Н. Атомная физика.- М., 1989.
7. Шпольский Э.В. Атомная физика.- Т. 2. - М., 1974.
ЖОСПАР
Кіріспе 3
1. Кванттық механиканың ашылуы 4
2. Ежелгі ғалымдардың ой-пікірі 7
3. Эйнштейн кванттық механика 9
4. Қазіргі заман ғалымдарының ойлары 11
Қорытынды 14
Пайдаланған әдебиеттер 15
Кіріспе
Кванттық механика, толқындық механика - микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың, атом ядроларының) және олардың жүйелерінің (мысалы, кристаллдардың) қозғалу заңдылықтарын анықтайтын, сондай-ақ, бөлшектер мен жүйелерді сипаттайтын физикалық шамаларды макроскопиялық тәжірибеде тікелей өлшенетін шамалармен байланыстыратын теория.
Ол өрістің кванттық теориясында, кванттық химияда, кванттық статистикада, т.б. қолданылады. Кванттық механика бейрелятивистік (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және релятивистік (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді.
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.
Кванттық механика қазіргі заманғы физиканың негізгі теориясының бірі. Кванттық механика - микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың) қозғалыс заңдылықтарын зерттейтін теория.
Кванттық механиканың алғашқы даму тарихын қарастыра отырып, негізгі үш кезеңді ерекше бөліп алуға болады. Бірінші кезең: XIX ғасырдың аяғы - 1912 ж. (алғашқы тәжірибелер және оларды түсіндіру әрекеттері). Екінші кезең: 1913 - 1922 ж.ж. (Бордың кванттық теориясы). Үшінші кезең: 1923 - 1927 ж. ж. (кванттық механиканың пайда болуы және дамуы).
1. Кванттық механиканың ашылуы
20 ғасырдың бас кезінде классикалық физикада 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 спектрдегі 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 Альберт 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 импульстің сақталу заңдарымен анықталады. Осыдан барып фотонның =h энергиясынан басқа p=h=hc 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, материяны 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. Микродүниенің 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 абстрактылы алгебралық шамалар - матрицалар ғана енетін матрицалық механика жасау арқылы жүзеге асырды. Гейзенбергтің бұл жұмысын М. Борн мен П. Иордан одан әрі қарай дамытты. М. Борн 1926 жылы де Бройль толқынын ықтималдық теория тұрғысынан түсіндіру арқылы Гейзенбергтің матрицалық механикасы мен Э. Шредингердің толқындық механикасының эквиваленті екендігін дәлелдеді. Шредингер теңдеуі салыстырмалық теориясының талабын қанағаттандырмайды, ол жарық жылдамдығынан әлдеқайда төмен жылдамдықпен қозғалатын жүйенің күйін сипаттайды. Релятивистік тұрғыдан жалпыланған теңдеуді (қ. Дирак теңдеуі) 1928 жылы П. Дирак ұсынды. Дирак теңдеуі электронның спинінің (меншікті импульс моменті) болу себебін түсіндірді. Сонымен қатар Дирак теңдеуінен, массасы электронның массасына тең, оң бөлшектердің болатындығы анықталды. Электронның антибөлшегі "позитрон" деп аталды. Кейінірек табиғаттағы бөлшектердің көбінің антибөлшектері болатындығы айқындалды. Микробөлшектер классикалық статистикадан өзгеше кванттық статистикаға бағынады. Кванттық бөлшектердің статистикасы Ферми - Дирак статистикасы және Бозе - Эйнштейн статистикасы болып екіге ажыратылады. Спиндері жартылай бүтін бөлшектер (электрондар, протондар, нейтрондар, -мезондар, т.б. - "фермиондар") Ферми - Дирак статистикасының заңдарына бағынады. Кванттық статистиканың басты ерекшелігі - фермиондардың Паули принципіне бағынатындығы. Бұл принцип бойынша кванттық сандары бірдей екі фермион бір мезетте, бір күйде бола алмайды. Спиндері бүтін санға тең бөлшектер (фотондар, -мезондар, т.б. - "бозондар") Бозе - Эйнштейн статистикасына бағынады. Бозондар Паули принципіне бағынбайды, яғни кез келген күйде бір мезгілде қанша бөлшек болса да орналаса береді. Көп электронды күрделі атомдар үшін, кванттық механика есептерінің күрделілігі сонша, Шредингер теңдеуінің аналитикалық дәл шешімі табылмайды. Әр түрлі тәсілдердің көмегімен оның тек жуық шешімдері ғана алынады. Атомның энергия деңгейлері әр түрлі физикалық шамалармен сипатталатын төрт кванттық сандармен (қараңыз Кванттық сандар) анықталады. Электрондар Паули принципін сақтай отырып, әр энергия деңгейінде тек бір-бірден ғана орналасады. Атомның электрондық қабығының осылайша түзілуі химиялық элементтердің периодтық жүйесіндегі орналасу тәртібін түсіндіруге мүмкіндік береді. Кванттық механика - табиғаттың бұл заңдылығын алғаш түсіндірген бірден бір теория. Жылулық сәуле Бозе - Эйнштейн статистикасына бағынатын фотондардан тұратын жүйе ретінде қарастырылады. Мұндай тәсілді пайдаланып жылулық сәуленің спектрі бойынша энергияның таралу (үлестірілу) заңын анықтауға болады. Кванттық механика заңдары классикалық механиканың заңдарынан өзгеше болғанымен классикалық физиканың заңдарын жоққа шығармайды, оларды толықтырады. Кванттық механиканың кеңінен қолданыс тапқан бір саласы - соқтығысу теориясы. Әр түрлі соқтығысу және шашырау құбылыстарын зерттеуге кванттық механиканы пайдаланып, бөлшектердің бір-бірімен әсерлесу кезіндегі эффективтік қимасын есептеп шығаруға болады. Кванттық механика атомдармен қатар молекулалардың қасиетіндегі ерекшеліктерді, валенттілік теориясы мен химиялық күштердің табиғатын, қатты денелермен сұйықтықтардың көптеген қасиеттерін: асқын өткізгіштік пен ферромагнетизмді және асқын аққыштықты, т.б. толығымен түсіндірді. Кванттық механиканы релятивистік тұрғыдан жалпылау нәтижесінде сәуле шығарудың және әлі де болса қалыптасып бітпеген өрістің кванттық теориясы пайда болды. Кванттық механика физиканың көптеген саласында кеңінен пайдаланылып, елеулі нәтижелер беруде. Ол ядролық энергетиканың, радиоэлектрониканың, т.б-дың негізі болып саналады. Қазіргі кезде кванттық механика - физикалық негіздері түсінікті, математикалық аппараты жетілген, іргелі физикалық проблемаларды толық шешуге мүмкіндігі бар, дәйекті де жүйелі теория қатарына жатады.
2. Ежелгі ғалымдардың ой-пікірі
Оның дамуы қоғамның өндіргіш күштерінің өркендеуімен, адамзаттың күнделікті өміріндегі іс-мұқтажымен, тұрмыс-салтымен тікелей байланысты. Механиканың басқа бөлімдеріне қарағанда статика бөлімі (құрылыс техникасының сұранысына орай) бұрынырақ дами бастаған. Бұған ежелгі Вавилон мен Египеттегі құрылыс қалдықтары куә. Статиканың ғылыми негізін ертедегі грек ғалымы Архимед (б.з.б. 3 ғ.) салды. Оның әрі қарай дамуына Леонардо да Винчи (15 ғ.), голландиялық ғалымы С. Стевин (16 ғ.), француз ғалымы П. Вариньон (17 ғ.) мен Л. Пуансо (1804) елеулі үлес қосты. Грекияда Механика жөнінде жазылған трактаттардан ең бірінші бізге жеткені Аристотельдің (б.з.б. 4 ғ.) табиғат туралы философ. шығармалары. Аристотель ғылымға "Механика" терминін енгізді. Күрделі қозғалыс туралы қарапайым кинематик. есептерді шешу Аристотель шығармаларында, сондай-ақ ежелгі грек ғалымдарының астрономиялық теорияларында (мысалы, Птолемейдің эпициклдер теориясы) байқалады. Механиканың дамуына үлкен ықпал жасаған поляк ғалымы Н.Коперник (16 ғ.) пен планеталардың қозғалыс заңдарын ашқан неміс астрономы И.Кеплер (17 ғ-дың басы), динамиканың негізін салған итальян ғалымы Г.Галилей болды. Механика заңдарының ең жетілдірілген тұжырымдамасын И.Ньютон жасады (1687). Ол өзінен бұрынғы ғалымдардың жұмыстарын қорытындылай келіп, күш туралы ұғымды жалпылады және М-ға масса туралы ұғымды енгізді. Ньютон зерттеулері классикалық механиканың негізін жасаумен аяқталады. 18 ғ-дан бастап материалдық нүктелер, нүктелер жүйесі және қатты денелер Механикасының, сондай-ақ аспан механикасының есептерін шешудің аналитикалық тәсілдері қауырт дами бастады. Ньютон мен Г.Лейбниц ашқан шексіз аз есептеулер теориясы аспан механикасында қолданылды. Тұтас орта механикасында Л.Эйлер, Ж. Лагранж, Д'Аламбер және Д.Бернуллидің ғылыми еңбектерінің нәтижесінде идеал сұйықтықтар гидродинамикасының теориялық негіздері құрылды. 19 ғ-да тұтас орта Механикасы француз ғалымдары Л.Навье, О.Коши, С.Пуассон, А.Сен-Венан, Г.Ляме, ағылшын ғалымдары Дж.Грин, У.Томсон, О.Рейнольдс, неміс ғалымдары Г.Гельмгольц (құйындар туралы), Л.Прандтль (шекаралық қабаттар теориясы) еңбектерінде одан әрі ауқымды түрде дамытылды. 20 ғ-да техниканың жаңа салалары - сызықтық емес тербелістердің теориясы (негізін салушылар орыс ғалымы А.М. Ляпунов пен француз ғалымы А.Пуанкаре), массалары айнымалы денелер Механикасы мен ракеталар динамикасы (орыс ғалымдары И.В. Мещерский мен К.Э. Циолковский) қарқынды дамыды. Тұтас орта Механикасында: аэродинамика (негізін салушы Н.Е. Жуковский), газ динамикасы (негізін салушы С.А. Чаплыгин) және космонавтика (негізін салушы С.П. Королев, М.В. Келдыш, Л.И. Седов, т.б.) бөлімдері пайда болды. Қазақстанда Механикадан алғашқы жұмыстарды 20 ғ-дың 30-жылдарының соңында И.Д. Молюков пен М.Сәтбаев реал құралымы тербелісін зерттеу және кейбір аэродинамик. есептерді шешу кезінде орындады. Теор. Механиканың қозғалыс орнықтылығы теориясы мен шексіз жүйедегі гамильтондық формализм саласындағы зерттеулерді 40-жылдары К.П. Персидский мен О.Жәутіков жүргізді. 60-жылдардан бастап Қаз МУ-де (қазіргі ҚазөУ) модельдеуші ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе 3
1. Кванттық механиканың ашылуы 4
2. Ежелгі ғалымдардың ой-пікірі 7
3. Эйнштейн кванттық механика 9
4. Қазіргі заман ғалымдарының ойлары 11
Қорытынды 14
Пайдаланған әдебиеттер 15
Кіріспе
Кванттық механика, толқындық механика - микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың, атом ядроларының) және олардың жүйелерінің (мысалы, кристаллдардың) қозғалу заңдылықтарын анықтайтын, сондай-ақ, бөлшектер мен жүйелерді сипаттайтын физикалық шамаларды макроскопиялық тәжірибеде тікелей өлшенетін шамалармен байланыстыратын теория.
Ол өрістің кванттық теориясында, кванттық химияда, кванттық статистикада, т.б. қолданылады. Кванттық механика бейрелятивистік (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және релятивистік (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді.
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.
Кванттық механика қазіргі заманғы физиканың негізгі теориясының бірі. Кванттық механика - микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың) қозғалыс заңдылықтарын зерттейтін теория.
Кванттық механиканың алғашқы даму тарихын қарастыра отырып, негізгі үш кезеңді ерекше бөліп алуға болады. Бірінші кезең: XIX ғасырдың аяғы - 1912 ж. (алғашқы тәжірибелер және оларды түсіндіру әрекеттері). Екінші кезең: 1913 - 1922 ж.ж. (Бордың кванттық теориясы). Үшінші кезең: 1923 - 1927 ж. ж. (кванттық механиканың пайда болуы және дамуы).
1. Кванттық механиканың ашылуы
20 ғасырдың бас кезінде классикалық физикада 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 спектрдегі 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 Альберт 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 импульстің сақталу заңдарымен анықталады. Осыдан барып фотонның =h энергиясынан басқа p=h=hc 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, материяны 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. Микродүниенің 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 абстрактылы алгебралық шамалар - матрицалар ғана енетін матрицалық механика жасау арқылы жүзеге асырды. Гейзенбергтің бұл жұмысын М. Борн мен П. Иордан одан әрі қарай дамытты. М. Борн 1926 жылы де Бройль толқынын ықтималдық теория тұрғысынан түсіндіру арқылы Гейзенбергтің матрицалық механикасы мен Э. Шредингердің толқындық механикасының эквиваленті екендігін дәлелдеді. Шредингер теңдеуі салыстырмалық теориясының талабын қанағаттандырмайды, ол жарық жылдамдығынан әлдеқайда төмен жылдамдықпен қозғалатын жүйенің күйін сипаттайды. Релятивистік тұрғыдан жалпыланған теңдеуді (қ. Дирак теңдеуі) 1928 жылы П. Дирак ұсынды. Дирак теңдеуі электронның спинінің (меншікті импульс моменті) болу себебін түсіндірді. Сонымен қатар Дирак теңдеуінен, массасы электронның массасына тең, оң бөлшектердің болатындығы анықталды. Электронның антибөлшегі "позитрон" деп аталды. Кейінірек табиғаттағы бөлшектердің көбінің антибөлшектері болатындығы айқындалды. Микробөлшектер классикалық статистикадан өзгеше кванттық статистикаға бағынады. Кванттық бөлшектердің статистикасы Ферми - Дирак статистикасы және Бозе - Эйнштейн статистикасы болып екіге ажыратылады. Спиндері жартылай бүтін бөлшектер (электрондар, протондар, нейтрондар, -мезондар, т.б. - "фермиондар") Ферми - Дирак статистикасының заңдарына бағынады. Кванттық статистиканың басты ерекшелігі - фермиондардың Паули принципіне бағынатындығы. Бұл принцип бойынша кванттық сандары бірдей екі фермион бір мезетте, бір күйде бола алмайды. Спиндері бүтін санға тең бөлшектер (фотондар, -мезондар, т.б. - "бозондар") Бозе - Эйнштейн статистикасына бағынады. Бозондар Паули принципіне бағынбайды, яғни кез келген күйде бір мезгілде қанша бөлшек болса да орналаса береді. Көп электронды күрделі атомдар үшін, кванттық механика есептерінің күрделілігі сонша, Шредингер теңдеуінің аналитикалық дәл шешімі табылмайды. Әр түрлі тәсілдердің көмегімен оның тек жуық шешімдері ғана алынады. Атомның энергия деңгейлері әр түрлі физикалық шамалармен сипатталатын төрт кванттық сандармен (қараңыз Кванттық сандар) анықталады. Электрондар Паули принципін сақтай отырып, әр энергия деңгейінде тек бір-бірден ғана орналасады. Атомның электрондық қабығының осылайша түзілуі химиялық элементтердің периодтық жүйесіндегі орналасу тәртібін түсіндіруге мүмкіндік береді. Кванттық механика - табиғаттың бұл заңдылығын алғаш түсіндірген бірден бір теория. Жылулық сәуле Бозе - Эйнштейн статистикасына бағынатын фотондардан тұратын жүйе ретінде қарастырылады. Мұндай тәсілді пайдаланып жылулық сәуленің спектрі бойынша энергияның таралу (үлестірілу) заңын анықтауға болады. Кванттық механика заңдары классикалық механиканың заңдарынан өзгеше болғанымен классикалық физиканың заңдарын жоққа шығармайды, оларды толықтырады. Кванттық механиканың кеңінен қолданыс тапқан бір саласы - соқтығысу теориясы. Әр түрлі соқтығысу және шашырау құбылыстарын зерттеуге кванттық механиканы пайдаланып, бөлшектердің бір-бірімен әсерлесу кезіндегі эффективтік қимасын есептеп шығаруға болады. Кванттық механика атомдармен қатар молекулалардың қасиетіндегі ерекшеліктерді, валенттілік теориясы мен химиялық күштердің табиғатын, қатты денелермен сұйықтықтардың көптеген қасиеттерін: асқын өткізгіштік пен ферромагнетизмді және асқын аққыштықты, т.б. толығымен түсіндірді. Кванттық механиканы релятивистік тұрғыдан жалпылау нәтижесінде сәуле шығарудың және әлі де болса қалыптасып бітпеген өрістің кванттық теориясы пайда болды. Кванттық механика физиканың көптеген саласында кеңінен пайдаланылып, елеулі нәтижелер беруде. Ол ядролық энергетиканың, радиоэлектрониканың, т.б-дың негізі болып саналады. Қазіргі кезде кванттық механика - физикалық негіздері түсінікті, математикалық аппараты жетілген, іргелі физикалық проблемаларды толық шешуге мүмкіндігі бар, дәйекті де жүйелі теория қатарына жатады.
2. Ежелгі ғалымдардың ой-пікірі
Оның дамуы қоғамның өндіргіш күштерінің өркендеуімен, адамзаттың күнделікті өміріндегі іс-мұқтажымен, тұрмыс-салтымен тікелей байланысты. Механиканың басқа бөлімдеріне қарағанда статика бөлімі (құрылыс техникасының сұранысына орай) бұрынырақ дами бастаған. Бұған ежелгі Вавилон мен Египеттегі құрылыс қалдықтары куә. Статиканың ғылыми негізін ертедегі грек ғалымы Архимед (б.з.б. 3 ғ.) салды. Оның әрі қарай дамуына Леонардо да Винчи (15 ғ.), голландиялық ғалымы С. Стевин (16 ғ.), француз ғалымы П. Вариньон (17 ғ.) мен Л. Пуансо (1804) елеулі үлес қосты. Грекияда Механика жөнінде жазылған трактаттардан ең бірінші бізге жеткені Аристотельдің (б.з.б. 4 ғ.) табиғат туралы философ. шығармалары. Аристотель ғылымға "Механика" терминін енгізді. Күрделі қозғалыс туралы қарапайым кинематик. есептерді шешу Аристотель шығармаларында, сондай-ақ ежелгі грек ғалымдарының астрономиялық теорияларында (мысалы, Птолемейдің эпициклдер теориясы) байқалады. Механиканың дамуына үлкен ықпал жасаған поляк ғалымы Н.Коперник (16 ғ.) пен планеталардың қозғалыс заңдарын ашқан неміс астрономы И.Кеплер (17 ғ-дың басы), динамиканың негізін салған итальян ғалымы Г.Галилей болды. Механика заңдарының ең жетілдірілген тұжырымдамасын И.Ньютон жасады (1687). Ол өзінен бұрынғы ғалымдардың жұмыстарын қорытындылай келіп, күш туралы ұғымды жалпылады және М-ға масса туралы ұғымды енгізді. Ньютон зерттеулері классикалық механиканың негізін жасаумен аяқталады. 18 ғ-дан бастап материалдық нүктелер, нүктелер жүйесі және қатты денелер Механикасының, сондай-ақ аспан механикасының есептерін шешудің аналитикалық тәсілдері қауырт дами бастады. Ньютон мен Г.Лейбниц ашқан шексіз аз есептеулер теориясы аспан механикасында қолданылды. Тұтас орта механикасында Л.Эйлер, Ж. Лагранж, Д'Аламбер және Д.Бернуллидің ғылыми еңбектерінің нәтижесінде идеал сұйықтықтар гидродинамикасының теориялық негіздері құрылды. 19 ғ-да тұтас орта Механикасы француз ғалымдары Л.Навье, О.Коши, С.Пуассон, А.Сен-Венан, Г.Ляме, ағылшын ғалымдары Дж.Грин, У.Томсон, О.Рейнольдс, неміс ғалымдары Г.Гельмгольц (құйындар туралы), Л.Прандтль (шекаралық қабаттар теориясы) еңбектерінде одан әрі ауқымды түрде дамытылды. 20 ғ-да техниканың жаңа салалары - сызықтық емес тербелістердің теориясы (негізін салушылар орыс ғалымы А.М. Ляпунов пен француз ғалымы А.Пуанкаре), массалары айнымалы денелер Механикасы мен ракеталар динамикасы (орыс ғалымдары И.В. Мещерский мен К.Э. Циолковский) қарқынды дамыды. Тұтас орта Механикасында: аэродинамика (негізін салушы Н.Е. Жуковский), газ динамикасы (негізін салушы С.А. Чаплыгин) және космонавтика (негізін салушы С.П. Королев, М.В. Келдыш, Л.И. Седов, т.б.) бөлімдері пайда болды. Қазақстанда Механикадан алғашқы жұмыстарды 20 ғ-дың 30-жылдарының соңында И.Д. Молюков пен М.Сәтбаев реал құралымы тербелісін зерттеу және кейбір аэродинамик. есептерді шешу кезінде орындады. Теор. Механиканың қозғалыс орнықтылығы теориясы мен шексіз жүйедегі гамильтондық формализм саласындағы зерттеулерді 40-жылдары К.П. Персидский мен О.Жәутіков жүргізді. 60-жылдардан бастап Қаз МУ-де (қазіргі ҚазөУ) модельдеуші ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz