KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: X. modul: Foton. Részecske-hullám dualizmus. Kvantumfizika alapjai

26. lecke: A kvantummechanika alapgondolatai

| Feldolgozandó:
Jegyzet: A kvantummechanika alapgondolatai, szemlélete (és alfejezetei) "Bevezetés az atomfizikába" előadás prezentáció Példatár: 30. lecke Atomfizika
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
Ismertetni a kvantummechanika képét a részecskék természetéről. Felírni és értelmezni a Heisenberg-féle határozatlansági relációkat. A hullámfüggvény fogalmát és szemléletes jelentését meghatározni. Az alagút-effektus jelenségét ismertetni.
Támpontok a tanuláshoz
Ez a fejezet a kvantummechanikába kíván betekintést nyújtani. A témakör a modern fizika egyik legfontosabb fejezete és teljes megértése a rendelkezésünkre állónál jóval nagyobb idő alatt és magasabb matematikai ismeretek segítségével lenne lehetséges. Ezért a közölt állításokból sokat csak bizonyítás nélkül, esetleg szemléletes rávezetéssel tartalmaz a jegyzet.
Ennek megfelelően nem követelmény az egyes állítások közti logikai kapcsolat pontos visszaadása, hisz a jegyzet sem tartalmazza azt. A szemléletbeli dolgok (hullámfüggvény, határozatlanság, alagúteffektus) olyan mélységű megértése, hogy a jegyzetbeli és a leckevégi kérdésekre válaszolni tudjon, követelmény.
A határozatlansági relációkkal kapcsolatban néhány egyszerű számítási feladat is szerepel a lecke anyagában. Ezek feldolgozásánál ügyeljen az eredmények nagyságrendjére.

| Ellenőrző kérdések
1. Mit fejez ki a Heisenberg-féle határozatlansági reláció?
| Azt, hogy a mikrovilágban bizonyos mennyiségek nem mérhetők egyszerre tetszőleges pontossággal.
| Azt, hogy méréseink a mérőműszereink tökéletlensége miatt sohasem lehetnek tökéletesen pontosak.
| Azt, hogy egy test helyzeti és mozgási energiájának össze határozatlan.
| Azt, hogy egy atom tömegét és az atom által kibocsátott elektron energiáját nem tudjuk egyszerre tetszőleges pontossággal meghatározni.
2. Melyik állítás a hamis?
| Mikrorészecskéknek olyan térrészen való áthaladását, amelynek potenciális energiája nagyobb, mint a részecske összes energiája, alagúteffektusnak nevezzük.
| A Pauli -féle kizárási elv azt fejezi ki, hogy egy atomon belül nem létezhet két vagy több elektron ugyanabban a kvantumállapotban.
| A hullámfüggvény segítségével meghatározható az elektronok pontos helye az elektronburokban.
3. Egy tipikus atommag sugara kb. 5×10-15 m. Feltételezve, hogy a proton helybizonytalansága a magban ugyanekkora, mekkora a proton energiájának a bizonytalansága?
| 150 keV
| 420 keV
| 310 keV
| 670 keV
4. Egy elektron gerjesztett állapotának élettartama 10-7 s. Mekkora a gerjesztett állapot energiájának bizonytalansága?
| 5,28×10-28 J
| 2,23×10-42 J
| 7,62×10-7 J
| 1,6×10-19 J
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!