Читать онлайн «Начальные главы квантовой механики»

УДК 530. 1 ББК 22. 31 К 23 Карлов Н. В. , Кириченко Н. А. Начальные главы квантовой механики. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 360 с. - ISBN 5-9221-0538-8. Дается систематическое изложение основных законов квантовой механики и экспериментальных фактов, образующих фундамент этой науки. Введен математический аппарат квантовой механики. Последовательно рассмотрены такие вопросы, как туннельный эффект, энергетические уровни частицы в потенциальной яме, момент импульса и магнитный момент частицы, спин, принцип Паули, периодическая система элементов Менделеева, эффект Зее- мана. В качестве приложений общей теории рассмотрены принципы квантовой электроники и элементы теории атомного ядра. В разделе «Семинар» разобрано некоторое количество задач, дополняющих основное содержание книги. Для студентов, изучающих квантовую механику в курсе общей физики, и преподавателей, а также всех, кто интересуется принципиальными вопросами современной физики. © ФИЗМАТЛИТ, 2004 ISBN 5-9221-0538-8 © Н. В. Карлов, Н. А. Кириченко, 2004 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 9 Глава 1. Квантовая дискретность света ... ... ... ... ... ... 11 1. 1. Непрерывное и дискретное ... ... ... ... ... ... ... 11 1. 2. Ультрафиолетовая катастрофа ... ... ... ... ... ... . 12 1. 3. Действия света ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14 1. 4. Фотоэффект ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 15 1. 5. Эйнштейновская теория фотоэффекта ... ... ... ... ... 18 1. 6. Опыты Боте ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 21 1. 7. Эффект Комптона ... ... ... ... ... ... ... ... . . 21 1. 8. Теория эффекта Комптона ... ... ... ... ... ... ... 23 1. 9. Тепловое излучение ... ... ... ... ... ... ... ... . 27 1. 10. Закон Кирхгофа ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28 1. 11. Закон Рэлея - Джинса ... ... ... ... ... ... ... ... 29 1. 12. Формула Планка ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31 Глава 2. Квантование в микромире, волны де Бройля, соотношение неопределенностей ... ... ... ... ... ... ... ... . 31 2. 1. Опыты Франка и Герца ... ... ... ... ... ... ... . . 33 2. 2. Опыты Штерна и Герлаха ... ... ... ... ... ... ... . 36 2. 3. Опыты Дэвиссона и Джермера ... ... ... ... ... ... . 37 2. 4. Волны де Бройля ... ... ... ... ... ... ... ... . . 40 2. 5. Дифракция на двух щелях ... ... ... ... ... ... ... 43 2. 6. Измерение и траектория частицы в квантовой механике ... . . 45 2. 7. Соотношение неопределенностей ... ... ... ... ... . . 46 2. 8. Соотношение неопределенностей "время-энергия" ... ... . 49 2. 9. Принцип дополнительности ... ... ... ... ... ... . . 51 Глава 3. Волновая функция, операторы, уравнение Шредингера ... 53 3. 1. Общие свойства волновой функции ... ... ... ... ... . 53 3. 2. Принцип суперпозиции ... ... ... ... ... ... ... . . 58 3. 3. Усреднение ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 61 Оглавление 3. 4. Операторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61 3. 5. Собственные значения и собственные функции ... ... ... . 64 3. 6. Еще о соотношении неопределенностей ... ... ... ... . . 70 3. 7. Уравнение Шредингера ... ... ... ... ... ... ... . . 72 3. 8. Стационарные состояния ... ... ... ... ... ... ... . 77 3. 9. Расплывание волнового пакета ... ... ... ... ... ... . 78 ЗЛО. Плотность потока вероятности и закон сохранения числа частиц 79 Глава 4.