Nastanak kvantne teorije - Quantum mechanics 1 - Lecture 1

Nastanak kvantne teorije

Nastanak kvantne teorijeQuantum mechanics 1 - Lecture 1

Igor Lukacevic

UJJS, Dept. of Physics, Osijek

14. prosinca 2011.

Igor Lukacevic Nastanak kvantne teorije


Contents

1 Problemi s pocetka 20. st.

2 Literature



Problemi s pocetka 20. st.

Contents


2 Literature




“Prava racunica crne magije.”

A. Einstein u pismu prijatelju M. Besseau 1925. godine.




Zracenje crnogtijela

Spektralne linijeFotoelektricni

efekt

Model atoma Sto je svjetlost




ατoµoσ

Demokrit (Leukip, Kanada)

P. Gassendi (1647.), Newton,R. Brown (1827.), J. Dalton(1804.), J. Loschmidt (1865.)

beskonacna djeljivost

Aristotel




Cesticna (korpuskularna) teorija

Newton

Laplace

Biot

...

Valna (undularna) teorija

Huygens

Hook

Euler

...




Cesticna (korpuskularna) teorija

Newton

Laplace

Biot

...

Valna (undularna) teorija

Huygens

Hooke

Euler

...

Young (1803) -interferencija, ogib

Fresnel (1821) -svjetlost je transverzalnival

Fraunhofer (1807) -linijski spektri

Kirchoff & Bunsen(1859) - spektripripadaju elementima
















Kirchhoff & Bunsen (1859.) [11]

Lockyer, Maxwell, Boltzmann - atom mora imati strukturu, ako je linijskispektar nastao u atomu




Faraday (1831) - zakonielektrolize;

e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C

Plucker (1858) - katodne zrake

Crook (1878) - katodna cijev;“tvar koja zraci”

Helmholtz (1881) - molekularnastruktura elecktriciteta(Franklin, Weber)

Stoney (1891) - “elektron”elementarni naboj

Thomson (1897) - elektron(“corpuscule”); “plumpudding” model (1904)





e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C










e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C










e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C






“Ako prihvatimo hipotezu da se

elementarne tvari sastoje od atoma,

neminovan je zakljucak da je

elektricitet, pozitivni i negativni,

takoder podijeljen u konacne

elementarne djelice, koji se ponasaju

kao atomi elektriciteta.“





e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C




Stoney (1891) - “elektron”elementarni naboj [12]

Thomson (1897) - elektron(“corpuscule”); “plumpudding” model (1904);e = q(H+), me = m(H)/1000





e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C





Thomson (1897) - elektron(“corpuscule”); “plum pudding”model (1904); e = q(H+),me = m(H)/1000 [13,14]





e =Q

N= 1.60218 · 10−19 C





Thomson (1897) - elektron(“corpuscule”); “plum pudding”model (1904); e = q(H+),me = m(H)/1000 [13,14]




Rontgen (1895)(student Clausiusa iKundta) - x zrake [15]

Becquerel (1896) -radioaktivnost

Curie (1898) -radioaktivnost jeatomski proces




Rontgen (1895)(student Clausiusa iKundta) - x zrake

Becquerel (1896) -radioaktivnost [16,17]

Curie (1898) -radioaktivnost jeatomski proces




Rontgen (1895)(student Clausiusa iKundta) - x zrake

Becquerel (1896) -radioaktivnost

Curie (1898) -radioaktivnost jeatomski proces [18]




Solvay conference (1911)Seated (L-R): Walther Nernst, Marcel Brillouin, Ernest Solvay, Hendrik Lorentz, Emil Warburg, Jean Baptiste Perrin, Wilhelm Wien,Marie Curie, and Henri Poincare.

Standing (L-R): Robert Goldschmidt, Max Planck, Heinrich Rubens, Arnold Sommerfeld, Frederick Lindemann, Maurice de Broglie,

Martin Knudsen, Friedrich Hasenohrl, Georges Hostelet, Edouard Herzen, James Hopwood Jeans, Ernest Rutherford, Heike Kamerlingh

Onnes, Albert Einstein, and Paul Langevin.




Wien (1896) - zracenje crnogtijela

Rayleigh (1900); Jeans (1905) -zracenje crnog tijela

Kurlbaum & Rubens (1900) -nova precizna mjerenja spektratoplinskog zracenja [9]

B(T ) =2hν3

c2

1

ehνkBT − 1

Planck (1900, proljece) -zracenje crnog tijela

Planck (1900, prosinac) -hipoteza o elementu energije(kvantu)




Hertz (1887) - otkricefotoelektricnog efekta

Stoletov & Lenard (1900) -ovisnost o frekvenciji, ne ointenzitetu [9]

Einstein (1905) - objasnjenjepomocu kvanta svjetlosti; ccvrstih tijela (1907)

Debye (1912) - T 3 zakon za c




Hertz (1887) - otkricefotoelektricnog efekta

Stoletov & Lenard (1900) -ovisnost o frekvenciji, ne ointenzitetu [9]

Einstein (1905) - objasnjenjepomocu kvanta svjetlosti; ccvrstih tijela (1907)

Debye (1912) - T 3 zakon za c[10]




Rutherford, Geiger, Mardsenpokusi (1909) [9]

Rutherford (1911) - struktura imodel atomarss : rs = ra : rj

Bohr (1913) - model atoma

Franck-Hertzovi pokusi (1914) -eksperimentalna potvrdaBohrovog modela

Sommerfeld (1919) - “kvantnibroj”




Planetarni modeli atoma [9]:

Lord Kelvin (1870-1890) - atomskivrtlozi

von Lindermann - kisik prsten,sumpor grudica

Thomson (1897) - “plum pudding”model

Stoney (1891) - sateliti oko atoma

Perrin (1901) -“nuklearno-planetarni” model

Nagaoka (1902) - modelSaturnovog prstena

Rutherford (1911) -“Rutherfordov” model

Zajednicki problem

Stabilnost planetarnog atoma.




Atomski spektri [7]

H

He

O

Na

Problemi

nisu naucili postavljatiispravna pitanja

atomska zbivanja supokusavali tumacitiklasicnim pojmovima




Atomski spektri [7]

H

He

O

Na

Balmer (1885)

λ = b · k2

k2 − n2,

n = 2 , k = 3, 4, 5, . . . ,

b = 364.56nm

Rydberg (1890)

ν = cR

(1

n2− 1

k2

),

R = 109667.5937 cm−1




Bohr (1913)

“Polaziste je za mene bila...stabilnost materije, koja je s gledista tadasnje fizikebila stvarno cudo.”

“Sve mi je odjednom postalo jasno. Nakon mnogih pokusaja primjene kvantneideje u strozem obliku, palo mi je na um, s proljeca godine 1913., da je kljucproblema stabilnosti atoma u zapanjujuce jednostavnim zakonima optickogspektra elemenata.”




1. Bohrov postulat

Atomski sustav se nalazi u pojedinim stanjima odredene energije. U timstanjima on ne zraci.




2. Bohrov postulat

Pri prijelazu iz jednogstacionarnog stanja u drugo,gubi se (ili dobija) energija uobliku elektromagnetskogzracenja frekvencije

ν =E2 − E1

h,

E2 - energija konacnog stanja,E1 - energija pocetnog stanja.




3. Bohrov postulat [9]

Stacionarna stanja elektrona u atomu su kvantizirana i odredena uvjetom

L = n~




Sommerfeld (1919) - matematicka formulacija Bohrovih uvjeta kvantizacije




Zarista stvaranja kvantne mehanike

Zurich

Pauli,Einstein,Weyl

Schrodinger

de Broglie,Supek

Leipzig

Sommerfeld,Heisenberg,Hund

Supek,Bloch,Mulliken,Peierls,Slater, Teller,Weißkopf,Wentzel

Gotingen

Born, Jordan,Heisenberg,Euler, Debye

København

Bohr

Heisenberg

Zagreb

Supek

Glaser, Jaksic, Alaga, Blanusa

IRB



Literature

Contents


2 Literature



Literature

Literature

1 R. L. Liboff, Introductory Quantum Mechanics, Addison Wesley, SanFrancisco, 2003.

2 L. I. Ponomarev, Kvantna kocka, Skolska knjiga, Zagreb, 1995.3 W. Heisenberg, Fizika i filozofija, Kruzak, Zagreb, 1997.4 S. Weinberg, U potrazi za konacnom teorijom, Izvori, Zagreb, 1997.5 R. Feynman, Osobitosti fizikalnih zakona, Skolska knjiga, Zagreb 1991.6 I. Supek, Filozofija, znanost i humanizam, Skolska knjiga, Zagreb, 1995.7 http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm8 Quantum Leap (minute 02:00 - 12:00)9 Apleti: spektar crnog tijela, fotoefekt, Rutherfordovo rasprsenje, modeli

atoma10 Alexis-Thrse Petit (1791-1820) and Pierre-Louis Dulong (1785-1838):

Recherches sur quelques points importants de la Thorie de la Chaleur11 Rad G. R. Kirchoffa12 Rad G. J. Stoneya13 Rad J. J. Thomsona14 Nobelovo predavanje J. J. Thomsona15 Rad W. Rontgena16 Nobelovo predavanje A. H. Becquerela17 Izvjestaji A. H. Becquerela pred Francuskom akademijom znanosti18 BBC dokumentarac o M. S. CurieIgor Lukacevic Nastanak kvantne teorije

http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm

http://www.youtube.com/watch?v=Nv1_YB1IedE

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/quantum-phenomena

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/quantum-phenomena

http://web.lemoyne.edu/~giunta/PETIT.html

http://web.lemoyne.edu/~giunta/PETIT.html

http://books.google.com/books?id=CMgAAAAAYAAJ&pg=PA662#v=onepage&q&f=false

http://www.chemteam.info/Chem-History/Stoney-1894.html

http://www.cond-mat.physik.uni-mainz.de/~oettel/ws10/thomson_PhilMag_7_237_1904.pdf

http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.html

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.3322/canjclin.22.3.153/pdf

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1903/becquerel-lecture.pdf

http://web.lemoyne.edu/~giunta/becquerel.html

http://www.youtube.com/watch?v=Zz7Q-zZ4onc

Documents

Nastanak kvantne teorije - Quantum mechanics 1 - Lecture 1