Кванттық механика туралы

Кіріспе 3
1. Кванттық механика 5
2. Релятивистік кванттық механика 10
Қорытынды 15
Пайдаланған әдебиеттер 17

Қазіргі кезде кванттық денелердің қалыптасу құрылымы мен механизмі жөнінде мынандай көріністер бар: байланыс күйлері фермиондардан тұрады, ал бұл фермиондардың арасындағы әсерлесу базондардың алмасуы арқылы іске асады. Атомдық, ядролық және адрондық болатын күйлерде келесі түрде іске асырылады. Электрондар мен ядродан тұратын атомдық құрылымда мұндай базондар фотондар, нуклондардан тұратын ядролық құрылымда π-мезон және кварктардан тұратын адрондық құрылымда- глюондар болып табылады. Сонымен, өрістің кванттық теориясы (ӨКТ) шеңберінде кванттық жүйелердің құрылуы бірыңғай жолмен түсіндіріледі деп көруге болады. Байланысқан күйлердің құрылу механизмін бірыңғай сипаттау үшін релятивистік инварианттылықтың, яғни Лоренц түрлендірулеріне инварианттық шартының орындалуы қажет немесе кванттық жүйелердің қасиетін сипаттайтын негізгі заңдар ковариантты.

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.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР
Кіріспе 3
1. Кванттық механика 5
2. Релятивистік кванттық механика 10
Қорытынды 15
Пайдаланған әдебиеттер 17

Кіріспе
Қазіргі кезде кванттық денелердің қалыптасу құрылымы мен механизмі жөнінде мынандай көріністер бар: байланыс күйлері фермиондардан тұрады, ал бұл фермиондардың арасындағы әсерлесу базондардың алмасуы арқылы іске асады. Атомдық, ядролық және адрондық болатын күйлерде келесі түрде іске асырылады. Электрондар мен ядродан тұратын атомдық құрылымда мұндай базондар фотондар, нуклондардан тұратын ядролық құрылымда PI-мезон және кварктардан тұратын адрондық құрылымда- глюондар болып табылады. Сонымен, өрістің кванттық теориясы (ӨКТ) шеңберінде кванттық жүйелердің құрылуы бірыңғай жолмен түсіндіріледі деп көруге болады. Байланысқан күйлердің құрылу механизмін бірыңғай сипаттау үшін релятивистік инварианттылықтың, яғни Лоренц түрлендірулеріне инварианттық шартының орындалуы қажет немесе кванттық жүйелердің қасиетін сипаттайтын негізгі заңдар ковариантты. Қазіргі кезде әсерлесудің релятивистік сипаты өрістің кванттық теориясының аумағында сипатталады [1]. Өрістің кванттық теориясында Лоренц инварианттылығы орындалады. Бірақ, жүйенің құрылуын сипаттаған кезде, яғни өрістің кванттық теориясының аумағында байланысқан күйлердің энергетикалық спектрін анықтаған кезде, біз белгілі қиыншылықтарға кездесеміз [1] немесе өрістің кванттық теориясында байланыс күйдің энергетикалық спектрі деген түсінік дәл жоқ.
Бір жағынан байланысқан күйлердің энергетикалық спектрі жақсы дәлдікпен релятивистік емес кванттық механиканың (КМ) аумағында анықталады. Бірақ релятивистік емес кванттық механикада релятивистік инварианттылық шарты орындалмайды.
Өрістің кванттық теориясының аумағында байланысқан күйлердің энергетикалық спектрін сипаттауға Швингер [2] мен Бете-Солпетер [3] Грин функциясының коварианттық ұсынысын қолдануға әрекет еткен. Алынған теңдеу үлкен жетістік болғанмен, нақты байланысқан күйдің энергетикалық спектрін анықтау қиын, ал сандық нәтиженің дәлдігін жақсарту мүмкін емес. Бір жағынан белгілі, егер байланысқан күйлердің құрамын сипаттау кезінде массалық центр жүйесіне көшу тек релятивистік емес кванттық механиканың аумағында мүмкін. Сондықтан әсерлесудің релятивистік сипатын ескере отырып, байланысқан күйлердің энергетикалық спектрін анықтау және құрамын сипаттау қазіргі заманның бірден бір маңызды мәселелерінің бірі болып табылады.

1. Кванттық механика
Кванттық механика - атомдық деңгейдегі бөлшектердің қозғалысы мен əсерлесулерінің жалпы заңдылықтарын зерттейді жəне осы заңдылықтарға сүйене отырып атом ядросының, атомның, молекулалар мен қатты денелердің құрылысы теориялары мен қасиеттерін тағайындайды.
Классикалық физиканың атомдардың қасиеттері мен құрылысын жəне олардың жарықпен əсерлесуін түсіндіре алмауына байланысты физиканың жаңа бөлігі - кванттық механика пайда болды.
Кванттық механика, физиканың басқа да бөліктері сияқты, нақты физикалық құбылыстарды математикалық кескіндер (өрнектер, қатынастар) түрінде сипаттайды. Бұл кескіндер негізгі математикалық объектілерден: функциялардан, матрицалардан, операторлардан жəне олардың арасындағы қатынастардан құралады. Осы математикалық образдар мен физикалық объектілер - электрондар, атомдар жəне молекулалар арасындағы сəйкестік негізгі физикалық ұғымдар арқылы тағайындалады. Бір жағынан, бұл физикалық ұғымдар математикалық заңдылықтар мен əдістерді пайдалануға болатын математикалық объектілермен сипатталуы қажет, ал екінші жағынан, физикалық кұбылыстың мазмұны осы физикалық үғымдар арқылы сипатталатын физикалық құбылыстар мен тəжірибелерді қарастыру нəтижесінде тағайындалады.
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).

XIX ғасырдың аяғында және XX ғасырдың басында рентгендік сәулелер, электрондар, спектрлер, радиоактивті құбылыс және т.б. физикалық құбылыстар ашылды. Осыған байланысты ғалымдар микрообьектілерді зерттеуге мүмкіндік алды. Алғашқы кванттық ұғымды енгізген неміс физигі М.Планк. 1900 жылы 14 желтоқсанда Планк Қалыпты спектрдегі энергияның үлестірілу теориясына деген еңбегін Немістің физикалық қоғамының мәжілісінде баяндады. Осы күнді кванттық теорияның туған күні деп есептеуге болады. Классикалық сәулелену теориясы бойынша жарық үзіліссіз түрде шығарылады. Бұл ұғым бойынша физиктер абсолют қара дененің сәулеленуінің эксперименттік қисығын түсіндіре алмады. Осы қиыншылықты жою үшін Планк, жарық үзікті түрде, яғниатомдар энергияны жеке порциялармен шығарады деп болжаған. Энергияның бір мөлшерін ол латынның квант (қанша) деген сөзімен атады. Планк гипотезасын(ғылыми болжамын)пайдалана отырып неміс ғалымы А. Эйнштейн 1905 жылы фотоэффект құбылысын және 1907 жылы қатты денелердің жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігін түсіндірді. 1911 жылы ағылшын физигі

Э. Резерфорд - бөлшектердің ауыр элементтер атомдарымен соқтығысуын зерттей отырып, атомның планетарлық моделін ұсынды.
Кванттық механиканың пайда болуына дейін микрообъектілерде болатын физикалық құбылыстарды классикалық физиканың (Ньютон механикасы, классикалық электрдинамика және т.б.) көмегімен түсіндіру әрекеттері болды. Бірақ эксперименттік берілгендер классикалық физиканың заңдылықтары кеңістіктің микроскопиялық аймағында орындалмайтындығын көрсетті. Мысалы, атомдар Ньютон заңдарына бағынбайды. Классикалық физика атомдардың электрмагниттік сәулеленуімен өзара әрекетін, мыстың не себепті өткізгіш, ал шынының - оқшаулағыш болатынын түсіндіре алмады. Себебі, классикалық физика заттың микроқұрылысы рөл атқармайтын құбылыстарды қарастырады. Сонымен, ХХ ғасырдың басында классикалық физика түсіндіре алмайтын эксперименттік фактілер көптеп жинақталды. Оларды тек кванттық теорияның көмегімен түсіндіруге болды.
Кванттық механиканың негіздерін құруда классикалық физикада қолданылатын бірсыпыра көрнекі және үйреншікті ұғымдардан бас тартуға тура келді. Мысалы, классикалық механикада материялық нүкте траектория бойынша қозғалса, кванттық механикада бөлшек траекториясы ұғымы жоқ. Классикалық физикада барлық объектілер энергияны үзіліссіз түрде шығарса, кванттық теория бойынша атомның сәуле шығаруы үзікті сипатта болады. Классикалық физикада заңдар динамикалық сипатта болса, кванттық заңдар статистикалық сипатқа ие болады.
Кванттық механиканың осы жаңа ұғымдары көрнекілік қасиеттерге ие болмайды. Микрообъектілердің қасиеттерін түсіндіру үшін мүлде басқаша теория қажет болды және соған сәйкесті жаңа математикалық аппарат қолдану керек болды.
Кванттық физика атомдар, ядролар және элементар бөлшектер физикасын, яғни кванттық құбылыстарды зерттейді. Осы кванттық құбылыстардың қазіргі заманғы математикалық теориясы кванттық механика деп аталады. Кванттық механика, қарастырылатын бөлшектердің жылдамдықтарына байланысты екі түрге бөлінеді: релятивистік емес кванттық механика (бұл жағдайда бөлшектер жылдамдығы жарық жылдамдығы - дан өте кіші, ) және релятивтік кванттық механика ( ).
Кванттық механиканың көмегімен көптеген физикалық құбылыстарды түсіндіруге болады. Оны негізге ала отырып, атомдық спектрлердің, молекулалар құрылысының, элементтердің периодтық жүйесінің, металдың өткізгіштік, химиялық байланыс және т.б. теориялары жасалды. Осы сияқты өрістің кванттық теориясы да біз қарастыратын кванттық механикаға негізделген.
Классикалық механикада Ньютонның теңдеуі және электродинамикада Максвелл теңдеулері қандай рөл атқарса, кванттық механикада Шредингер теңдеуінің рөлі сондай болады. Ньютон және Максвелл теңдеулері сияқты, Шредингер теңдеуі қорытылмайды. Шредингер теңдеуі постулат түрінде қабылданады, яғни белгілі тәжірибелердің қорытындысы болып саналады.
Бірақ, Шредингер теңдеуін себептілік принципінің көмегімен формальды түрде алуға болады. Бұл әдістің тарихи және әдіснамалық маңызы бар. Себептілік принципі бойынша бастапқы уақыттағы толқындық функция кейінгі уақыттағы толқындық функциямен байланысты болады. Осы байланысты қалай табуға болады? Оны табу үшін функцияны уақыт мезетінде қарастырайық, яғни
-ді қатарға жіктейміз:

Себептілік принципі бойынша функциядан анықталу керек:

мұндағы - ны алу үшін - ге қатысты жасалатын амал. Біздің жағдайда кез келген түрде алынған, сондықтан
,
мұндағы - уақыт бойынша ығысу операторы.
Кванттық механикадағы анықтама бойынша, оператор - бір толқындық функцияны басқа толқындық функцияға ауыстыратын кез келген математикалық символ. Сондықтан теңдеудегі оператор постулат түрінде қабылдану керек. Суперпозиция принципі бойынша сызықтық түрде болу керек. Бұл операторда уақыт бойынша алынған туындылар мен интегралдар болмау керек, ал тек параметр ретінде болу керек. Егер керісінше жорамалдасақ, онда функция жүйе күйін сипаттайды деген кванттық механиканың негізгі қағидасы бұзылады. Бұл теңдеудің көмегімен бастапқы функция арқылы функциясын табуға болады, осыған сәйкес уақыттағы әр түрлі өлшеулер нәтижелерінің ықтималдығын болжауға болады. Сонымен және теңдеулерді салыстыра ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.