Mikromaailma füüsika (Füüsika) (0)

KONTROLLKÜSIMUSED  
Mikromaailma füüsika 
1. Atomistlik printsiip väidab, et nii ainet kui välja pole võimalik lõputult jagada samade 
omadustega osadeks.  Mõlemal on olemas vähimad portsjonid,  mida aine korral nimetatakse 
fundamentaal- või alusosakesteks, välja korral aga kvantideks. 
2. Piljardipalli mudel — John  Dalton  
• Aatomid on homogeensed ja  kerakujulised (läbimõõduga ca 100 pm). 
• Lihtaine  aatomid on kõik ühesugused. 
• Liitainete  aatomid koosnevad erinevate elementide aatomitest. 
3. Ploomipudingi mudel — Thomson  
•Aatomid on kerakujulised (läbimõõduga ca 100 pm) 
 •Aatomid on täidetud positiivse elektrilaengu massiga 
 •Aatomid sisaldavad negatiivselt laetud osakesi – elektrone, mis saavad teatud tingimustel 
aatomist lahkuda 
Thomson esitas 1903 aatomi ehituse "rosinasaia" mudeli ehk Thomsoni aatomimudeli. Selles 
mudelis on  aatom  suur positiivse elektrilaenguga laetud kera, mille sisse on kinnitunud väiksed 
negatiivse laenguga elektronid. 
4. Rutherfordi mudel 
 • Enamus aatomist on tühi. 
 • Aatomi keskel asub massiivne  tuum, millesse on koondunud positiivne  elektrilaeng . 
 • Tuuma mass on ligikaudu võrdne aatomi kogumassiga. 
 • Elektronid “hõljuvad” tuumalähedases ruumis nagu õhupallid . 
  
5. Bohri mudel 
• Niels  Bohr ’i häiris Rutherfordi elektronide “õhupallikäsitlus” – negatiivse laenguga elektronid 
peaksid langema  tuumale , mille tulemusena aatom häviks. 
 • Bohr võrdles aatomit Päikesesüsteemiga, mille keskel asub positiivselt laetud massiivne tuum 
(nagu Päike) ning mille ümber tiirlevad kindlatel  orbiitidel  negatiivselt laetud elektronid (nagu 
planeedid ). 
!1
6. Bohri aatomiteooria on ühe-elektroniliste aatomite poolklassikaline mudel. Selle teooria 
aluseks on järgmised postulaadid: 
•  Elektron  liigub tuuma kuloonilises väljas ringjoonelistel orbiitidel klassikaliste 
liikumisvõrrandite järgi. 
• Võimalikud on vaid sellised orbiidid , kus elektroni orbitaalne  impulsimoment  on Plancki 
nurkkonstandi  täisarvkordne. 
• Vastupidiselt klassikalise elektromagnetteooria ennustusele lubatud orbiitidel elektron ei kiirga 
elektromagnetlaineid, kuigi liigub kiirendusega . 
• Siirdudes orbiidilt energiaga  orbiidile energiaga  kiirgab (või neelab) elektron 
elektromagnetlaineid sagedusega. 
Nende postulaatide alusel teostatav arvutus annab elektroni võimalikud energiad. 
7. Louis de Broglie oletas, et ka osakestel (nagu elektronid) on laineomadused, samuti et selliste 
mateerialainete  sagedused ja lainevektorid on seotud osakese energia ja impulsiga samamoodi 
nagu footoni puhul. 
8. Valgus ei saabu osakestena  (mis moodustaksid kaks ala) ega ka mitte lainetena (mis 
moodustaksid hääbuva interferentsimustri): interferentsimuster  luuakse  osakeste haaval. 
Tundub, et  valgusosakesed on kokku leppinud, kuidas nad saabuvad: lainete 
interferentsimustrina. Seetõttu näib, et valgusel on samal ajal nii osakese kui ka laine omadused. 
Füüsikud kutsuvad seda ettekujuteldamatut probleemi osakese-laine dualismiks. Valguse 
kummaline iseloom ei vasta ei osakeste ega lainete klassikalisele  käsitlusele . 
9. Osakese-laine  dualism  on valguse ja mateeria  alusprintsiip  
Looduses on valguse ja mateeria vahel teatav sümmeetria. Kvantmehaanikas ei saa elektroni 
vaadelda kui pelgalt “pallikest”, nagu klassikalises füüsikas. Sama kehtib footonite kohta. Nii 
elektronidel kui ka footonitel on lainete ja osakeste omadused: 
• Elektronid ja footonid saabuvad topeltpilude katses ükshaaval, kuid nende moodustatav 
muster on interferentsimuster, mille põhjustavad nende osakeste lainete omadused! 
See osakese-laine dualism on looduse üks alusprintsiipe. Kvantmehaanika  on tõepoolest 
muutnud seda, kuidas me maailma olemusest mõtleme. 
!2
10. Kui tuleb arvestada aga mõlemat aspekti, siis matemaatiliselt vastab sellele määramatuse 
printsiip. Määramatuse printsiip on seega mikromaailma objektide fundamentaalne omadus. 
Mõõtmistel saame nt koordinaadi jaoks erinevad tulemused mikroobjekti lainelise aspekti tõttu 
ning see ei ole seotud asjaoluga, et meie aparatuur võib olla halb. 
Määramatuse seoses esinevaid suuruseid nim. komplementaarseteks. Nii on  koordinaat  ja 
impulss komplementaarsed, aeg ja energia on komplemen- taarsed. 
11. Schrödingeri võrrand on kvantmehaanikas võrrand, mis kirjeldab füüsikalise süsteemi 
kvantoleku muutumist ajas. See on üheks kvantmehaanika  keskseks  võrrandiks ning kannab 
Austria füüsiku Erwin  Schrödingeri nime, kes selle võrrandi aastal 1926 esmakordselt kirja 
pani. 
Schrödingeri võrrand leiab rohkem kasutust just mitterelativistlikus kvantmehaanikas. Asjaolu, 
st selles võrrandis on  ajalised ja ruumilised vabadusastmed selgelt  eristatud , muudab selle 
kasutamise relativistlikus kvantmehaanikas üldjuhul ebamugavaks. 
12. Kaasaegne aatomimudel: 
• Elektronidel ei ole kindlalt kirjeldatavaid orbiite . On vaid määratavad erinevad 
energiatasemed , millel elektron võib olla. 
• Elektroni jaoks on vaid määratav tema tõenäolisim asukoht. 
• Seetõttu räägime elektronpilvest. 
• Elektronpilve kuju sõltub energiatasemest. 
13. Kvantarvud iseloomustavad: 
• Energiataseme numbrit loetuna alates tuumast nimetatakse oleku peakvantarvuks. 
• Peakvantarvule n=1 vastab aatomi põhiolek , tema energia on minimaalne. 
• Kõiki teisi olekuid (n>1) nimetatakse ergastatud olekuks. 
• Püsiv on aatom vaid põhiolekus. Ergastatud olek on ajutine. 
14. Perioodilisuse kujunemine: 
• Peakvantarv 
• Orbitaalkvantarv 
• Magnetkvantarv 
•  Spinn  
15. Väline  fotoefekt  seisneb sellest,et valgus lööb metalli pinnalt elektrone välja, neid 
nimetatakse fotoelektronideks.
!3