laineomadustega mikroosakeste ja nende kogumite käitumist käsitlev füüsika osa. Kvantmehaanika põhiideed · Kvantmehaanika teoreetiliseks aluseks on Schrödingeri võrrand diferentsiaalvõrrand, mille kaudu saab arvutada leiulaine (mikroosakese leiutõenaosust määravad lained) sõltuvuse koordinaatidest ja ajast, kui on teada osakese mass ja talle mõjuvad jõud. Erwin Schrödinger Kvantmehaanika põhiideed · Mikroosakeste laineomadustest tulenevad neile siseomased täpsuspiirangud (Heisenbergi ebatäpsussuhted, 1927): on osakest iseloomustavate suuruste paare, milles kumbagi suurust ei saa korraga mõõta suvalise täpsusega. Ühe minimaalne mõõteviga on pöördvõrdeline teise suuruse mõõteveaga. Kaasaegne aatomimudel · Aatom kui elektronpilv de Broglie lained (1923). Demo · Kvant- ehk lainemehaanika rajaja L.deBroglie statsionaarsete orbiitide seisulained. Energiatsoonid aatomis
tiirlemine kindlatel orbiitidel. 3) Kiirguse postulaat: üleminekul ühest püsivast olekust teise, aatom kiirgab (või neelab) elektromagnetilise energiakvandi. De Broglie hüpoteesi – elektronid liiguvad sellistel orbiitidel, millele mahub täisarv de Broglie lainepikkuseid. Elektronide laineomadusi kinnitab interferentsi ja difraktsiooni tekkimine. Seega aatomi energiatasemete hüppelisus on tingitud elektroni laineomadustest ja osakesed (mikromaailm) ei allu klassikalise mehaanika seadustele. Heisenbergi määramatuse printsiipe – mikroosakese laineomaduste tõttu kehtivad Heisenbergi täpsuspiirangud. Info hankimisega mõnest mikroosakest iseloomustavast suurusest kaasneb paratamatult seda täiendavaid suurusi iseloomustava info kadu. Pauli keeluprintsiipi – ühes aatomis ei saa olla kahte ühesuguste kvantarvudega elektroni.
kiirguse kvandi ehk footoni. Kiiratud footoni energia võrdub statsionaarsetele olekutele vastavate energiate vahega. 6. Rutherford-Bohri aatomimudel (vt postulaate) 7. De Broglie lainepikkuse seos elektronide orbitaalidega 2 lubatud orbiiti peavad üksteisest erinema vähemalt ühe de Broglie' lainepikkuse võrra. Elektron ei saa sujuvalt üle minna ühelt lubatud orbiidilt teisele vaid peab hüppama. Aatomi energiatasemete hüppelisus on tingitud elektroni laineomadustest. 8. Heisenbergi ebatäpsusrelatsioon Mistahes mikroosakese asukohta ja kiirust ei saa samaaegselt määrata. Saab arvutada vaid elektroni esinemistõenäosuse teatud hetkel mingis ruumiosas. 9. Milleks kasutatakse spektraalaparaati? - Spektrite üksikasjalikuks uurimiseks. 10. Spektraalaparaatide nimetused ja eristus (vt punkt 1) 11. Spektroskoobi ehitus: kolliminaator -> esimene lääts -> prisma -> teine lääts -> pikksilm -> kolmas lääts 12
22. Mida tähendab elektroni seisulaine? Millisel juhul saab see tekkida? - Elektroni statsionaarsetele püsiseisunditele vastavad seisulained. Et ring on otstete, saavad seisulained tekkida ainult siis, kui laine ringeldes end lakkamatult kordab. 23. Miks kindla energiaga elektroni võib liikuda vaid kindlal lubatud kaugusel aatomi tuumast - Aatomis saab elektron tuuma ümber tiirelda üksnes orbiitidel, mille pikkusse mahub täisarv elektroni leiulaineid. 24. Mis järeldub elektronide laineomadustest nende liikumise kohta aatomis? - Elektroni laineloomusest järeldub, et ta võib tiirelda tuuma ümber vaid teatud kindlatel orbiitidel raadiustega rn 25. Sõnasta Bohri postulaadid - 1) Aatom võib püsivalt viibida ainult erilistes statsionaarsetes ehk kvantolekutes, millest igaühele vastab kindel energia E . Statsionaarses olekus aatom ei kiirga ega neela energiat. 2) Aatom kiirgab footoni suurema energiaga Ek / J / statsionaarsest olekust
Hakkab kasvama NaCl kristall. Olemuselt on see supermolekul, milles on hiidpulk koostisaatomeid või ioone. Samuti võib jääpurikat meenutav suur monokristall hakata kasvama kõrgtemperatuuril sulatatud ainesse lastud jahutatava idukristalli külge. Kristallidest kuulsime mõnadgi juba X kl. soojusõpetuse kursuses. Meenutame sealõpitut ja täiendame seda pisut. Kristallides on aatmoid/ioonid paigutatud kindlas korras, nad moodustavad ruumvõre. Nagu elektroni laineomadustest, nii ka kristallide mikrostruktuurist annavad veenvat tunnistust difraktsioonikatsed. Sõltub ju difraktsioon nii difrageeruvate lainete pikkusest kui ka võrekonstandist. Kui lainepikkus on teada, saab määrata võrekonstanti. Kristallides on aatomid paigutatud väga tihedalt, võrekonstant on vaid 10 -10m ( 0,1 nm ) suurusjärgus. Seepärast tuleb kristallide difraktsioon-uuringust, elektronide või neutronite kimpe
lainepikkusega 43)Miks kindla energiaga elektron võib liikuda vaid kindlal lubatud kaugusel aatomi tuumast? Kuna elektron ei saa liikuda ükskõik millisel orbiidil, siis liikudes on elektronil kindel kineetiline energia. Järelikult ka kindel kiirus ja Debrolee valemi alusel vastab sellele kiirusele ka kindel lainepikkus. Ek=me*v2/2=>v2 -> =h/me*v Orbiidipikkus( 2rn / =n) peab täpselt jaguma lainepikkusega . 44)Mis järeldub elektronide laineomadustest nende liikumise kohta aatomis? Elektroni laine omadustest järeldub,et nad saavad liikuda ainult sellistel orbiitidel, millede pikkus jaguned täpselt elektroni lainepikkustega. 45)Sõnasta Bohri I postulaat. Millest see järeldub? Elektron liigub vaid kindla energiaga lubatud orbiidil, kus liikudes elektron ei kiirga ega ei neela energiat. Järeldub sellest,et nad saavad liikuda ainult sellistel orbiitidel, millede pikkus jaguned täpselt elektroni lainepikkustega.
mõõtmisel Seega on kvantmehaanikas kirjeldamatu ka osakese täpne trajektoor, kuna selleks oleks vaja teada osakese täpset kiirust antud ruumipunktis Mikromaailma täpsuspiirangud. · Osakese kirjeldamiseks kasutatavad suurused on paarikaupa täpsuslikus seoses. Kui ühe suuruse täpsust suurendada, kaotatakse teise suuruse täpsuses. Nii on näiteks osakese asukoha ja impulsiga. · Täpsuspiirang tuleneb otseselt osakeste laineomadustest. Näiteks ei saa lühikesest helisalvestusest tehtud lühikese fragmendi alusel informatsiooni terve heliteose noodikirja kohta. Selleks sisaldab ülilühike fragment liialt vähe võnkeid infoühikuid. Täpsuspiir on määratud seosega: See ongi täpsuspiirang energia ja Et h ajavahemike jaoks. Sõnastatult kõlaks see nii: · kui osake püsib mingil energiatasemel vaid ajavahemiku t, ei ole selle taseme energia E
rn - lubatud orbiidi raadius n - täisarv Siit järeldub kaks lubatud orbiiti peavad teineteisest erinema vähemalt ühe D. B. lainepikkuse võrra, elektron ei saa sujuvalt üle minna ühelt lubatud orbiidilt teisele, ta on sunnitud "hüppama ", et mitte rikkuda seost n = 2 r , aatomite energiatasemete hüppelisus on tingitud elektroni laineomadustest. Kahe aasta pärast arendasid Werner Heisenberg ja Erwin Schrödingen teineteiest sõltumatult välja mikroosakeste mehaanika, mis võttis arvesse ka osakeste laineomadused, ühendades aineosakeste ja lainete dualismi üheks - kvantmehaanikaks . Heisenbergi ebatäpsausrelatsioon : Saab arvutada vaid elektroni esinemise tõenäosust teatud hetkel mingis ruumiosas, s.t.elektroni liikumisel aatomis pole mõtet rüükida trajektoorist, sest liikumise koordinati ja kiirust ei ole
Tulemuseks saadud võrrand on diferentsiaalvõrrand (sisaldab tuletisi). Sellise võrrandi lahendid on funktsioonid lainefunktsioonid. Võrrandi lihtsaim kuju, kui osake liigub üksnes piki x-telge: Mikromaailma täpsuspiirangud. Osakese kirjeldamiseks kasutatavad suurused on paarikaupa täpsuslikus seoses. Kui ühe suuruse täpsust suurendada, kaotatakse teise suuruse täpsuses. Nii on näiteks osakese asukoha ja impulsiga. Täpsuspiirang tuleneb otseselt osakeste laineomadustest. Näiteks ei saa lühikesest helisalvestusest tehtudlühikese fragmendi alusel informatsiooni terve heliteose noodikirja kohta. Selleks sisaldab ülilühike fragment liialt vähe võnkeid infoühikuid. Täpsuspiir on määratud seosega: Et h See ongi täpsuspiirang energia ja ajavahemike jaoks. Sõnastatult kõlaks see nii: kui osake püsib mingil energiatasemel vaid ajavahemiku t, ei ole selle taseme
Selle järgi on võimalik välja arvutada ka footoni energia. Aja perioodi t, mille jooksul kiiratakse, on nimetatud ka kestust, mille jooksul aatom on ergastatud. Aatomite kiirgumised kestavad lõpmatult kaua ainult siis, kui E läheneb nullile. Kuid kui E läheneb lõpmatusele, siis aatomi kiirgumisaeg t läheneb nullile. Mää- ramatuse seose tuletus osakese energia ja aja vahel näitab mõlema määramatuse seose omavahelist seost ja ühist päritolu ( tulenevust osakese laineomadustest ). Määramatuse relatsioonid on meie mikromaailmas üsna olulised. Näiteks klassikalise teooria järgi peaksid elektronid aatomis kiirgama ja mõne ajavahemiku tagant aatomituuma kukkuma. Kuid sellise protsessi välistavad just kvantmehaanikas tuntud määramatuse seosed. Näiteks elektroni asukoha määramatus väheneb aatomituumale lähenedes, kuid seevastu elektroni impulss suureneb. Selle tulemusena elektron eemaldub aatomituumast, sest elektroni energia suureneb. Elektriliste
Selle järgi on võimalik välja arvutada ka footoni energia. Aja perioodi Δt, mille jooksul kiiratakse, on nimetatud ka kestust, mille jooksul aatom on ergastatud. Aatomite kiirgumised kestavad lõpmatult kaua ainult siis, kui ΔE läheneb nullile. Kuid kui ΔE läheneb lõpmatusele, siis aatomi kiirgumisaeg Δt läheneb nullile. Mää- ramatuse seose tuletus osakese energia ja aja vahel näitab mõlema määramatuse seose omavahelist seost ja ühist päritolu ( tulenevust osakese laineomadustest ). Määramatuse relatsioonid on meie mikromaailmas üsna olulised. Näiteks klassikalise teooria järgi peaksid elektronid aatomis kiirgama ja mõne ajavahemiku tagant aatomituuma kukkuma. Kuid sellise protsessi välistavad just kvantmehaanikas tuntud määramatuse seosed. Näiteks elektroni asukoha määramatus väheneb aatomituumale lähenedes, kuid seevastu elektroni impulss suureneb. Selle tulemusena elektron eemaldub aatomituumast, sest elektroni energia suureneb. Elektriliste
annaabi.ee 
