Azərbaycan Respublikası Bakı Dövlət Universiteti Fizika fakültəsi Nəzəri fizika kafedrası Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası ..........2020 Ulduzların təkamülü Qeyriklassik təbiətşünaslıq KVANT MEXANİKASI Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Kvant mexanikası mikrozərrəciklərin və onlardan təşkil olunmuş mikrosisitemlərin-molekullarin, atomların, nüvələrin xassələrini və qarşılıqlı təsirini, kvant hadisələrini öyrənən elmdir. Kvant fizikasıkvant obyektlərinin quruluşu və xassələri və kvant hadisələrinin xassələri haqda elmdir 1980-90-cı illərədək: müşahidə olunan fiziki hadisələr Klassik mexanika (Nyuton mexanikası) Maksvel elektrodinamikası qanunları bizi əhatə edən aləm maddi zərrəciklərdən (atom və molekullardan) təşkil olunmuş maddədən və sahələrdən (məsələn, elektromaqnit sahəsi, qravitasiya sahəsi və s.) ibarətdir. bu halda: Zərrəcik fəzada lokalizə olunur, sahə isə bu xassəyə malik deyil. (x,y,z,t,v,p,E,L)-trayektoriya! E, B, D, H, ......?? dalğa Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Klassik fizikanın həll edə bilmədiyi problemlər: Ulduzların təkamülü Mütləq qara cimin şüalanması Fotoeffekt Kompton effekt Atomun quruluşu ilə baglı problem Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Spektr-dispersiya nəticəsində ağ işığın üçüzlü prizmadan keçməsi zamanı yaranan mənzərədir. Spektrdə rənglərin düzülmə ardıcıllığı-qırmızı, narıncı, sarı, yaşıl, mavi, göy və bənövşəyi. Monoxromatik işıq-müəyyən dalğa uzunluguna malik olan işıqdır. Ağ işıq mürəkkəb işıqdır. İnfraqırmızı şüalar-dalğa uzunluğu qırmızı işığın dalğa uzunluğundan böyük olan işıqdır. Ultrabənövşəyi şüalar-dalğa uzunluğu bənövşəyi işığın dalğa uzunluğundan kiçik olan şüalardır. Dispersya hadisəsi birinci dəfə 1606-cı ildə Nyuton tərəfindən müşahidə edilmişdir. Normal dispersiya-dalğa uzunluğu artdıqca sındırma əmsalı azalan, Anomal dispersiya-dalğa uzunluğu artdıqda sındırma əmsalı artan dispersyadır. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Spektrlər bütöv, xətti və zolaqlı olmaqla üç yerə bölünür. Bütöv spektr-közərmiş bərk və ya maye halında olan cisimlər və böyük təzyiq altında olan qazın verə bildiyi spektrdir. Belə spektrlərdə müxtəlif rənglər bir-birinə arası kəsilmədən keçir. Xətti spektr-qaz halında atomar şəkildə olan bütün maddələrin verə bildiyi spektrdir. Xətti spektrin alınması göstərirki atom yalnız müəyyən dalğa uzunluqlu işıq buraxır. Zolaqlı spektr-bir-biriylə rabitəsi olmayan və ya zəif rabitədə olan malekulların verə bildiyi spektrdir. Udulma spektri-bütöv spektr verən mənbədən gələn şüalar az qızmış qazdan keçən zaman müşahidə olunan spektrdir. Udulma xəttinə buraxma xətti uyğun gəlir,yəni az qızmış cismin atomu bütöv spektrdən elə dalğa uzunluqlu şüaları udur ki,başqa şəraitdədə həmin dalğa uzunluqlu şüanı buraxır. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Spektroskopiya- -astrofizika, kvant fizikası, kvant elektronikası, kimya, geologiya, geofizika və s... öyrəniləm elmdir Spektroskopiyanın inkişafında əhəmiyyətli hadisələr: (klassik fizikanın izah edə bilmədiyi faktlar) Udulma və şüalanma spektrinin diskret quruluşu; 1802-Valloston-Günəş spektrində kəskin qara xətlər. 1814-Fraunhofer- Günəşin kəsilməz spektrində yüzlərlə udulma xətlərinin müşahidəsi; spektrlərin alınmasında ilk dəfə difraksiya qəfəsini (300 cizgi/mm) tətbiq edir. 1859-1860-Kirxhof-Bunzen –udulma və şüalanma xətləri arasında sıx əlaqəni təyin edirlər. Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Atom şüalanması. DİSPERSİYA Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Fransız - Kont İsidor Mari Oqyust Fransua Ksavye (1798-1857)-filosof, Yerdən uzaq cisimlərin kimyəvi tərkibi heç vaxt təyin edilə bilməz?!. Alman - Kirxhof Gustav Robert (1824- 1887) fizik, spektral analiz üsulu verildi Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 1859-cu ildə Kirxhof ardıcıl 4 kəşf edir; -hər bir elementin öz məxsusi spekri: dəqiq xətlər məcmusu var. -bu xətləri təkcə Yerdə yox, ulduzlarda da maddə tərkibini öyrənmək üçün tətbiq etmək olar. -Günəş yüksək dərəcədə qızmar nüvədən və nisbətən soyuq atmosferdən ibarətdir. -Günəşdə natrium var. 1859-1913 illərdə aparılan tədqiqatlar: mövcud maddələrin spektri öyrənilmişdir: xətti spektrilər atomlara, zolaqlı spektrlər molekullara aiddir. 1885-Balmer hidrogen atomunda 13 xətti spektri müşahidə edir. a=const, n=3,4,5,6.... Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 1814-Fraunhofer Günəş spektrində diskret xətlər Atom spektri. 1860-Kirxhof və Bunzen Helium üçün məxsusi spektr Şüalanma xətləri udma xətləri ilə üst-üstə düşür Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Balmer və Ridberq (1880) - hidrogenə bənzər atomların spektri üçün empirik qanunauyğunluqlar Hidrogen atomunun görünən oblastda şüalanma spektri Ridberq sabiti, Z- kimyəvi elenemtin sıra nömrəsi, k=1,2,....; n=k+1,k+2,.... Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Mütləq qara cismin şüalanması. • İstənilən qızmış cisim böyük diapazonda E/M dalğaları (işıq) şüalandırır. Şüalanan dalğanın intensivliyi onun tezliyindən asılıdır. «Mütləq Qara Cisim» - istənilən temperaturda üzərinə düşən bütün e/m dalğalarını uda bilən cisimdir. MQC daxilində istilik şüalanmaları kəsilməz olaraq udulur və daxili qat tərəfindən şüalandırılır. Lakin şüalanma MQC daxilindən kənara çıxmır. Bu zaman MQC vahid zamanda şüalandırdığı enerji onun udduğu enerjiyə bərabərdir. MQC şüalandırdığı işığın enerjisi və spektral tərkibi yalnız onun temperaturu ilə müəyyən edilir və şüalandırıcı maddənin kimyəvi tərkibindən asılı deyil. Bu, MQC-in işıq etalonu kimi qəbul edilməsinə səbəb olmuşdur. Təbiətdə mütləq qara cisim yoxdur. Qurum, qara məxmər, deşiyi olan qeyri-şəffaf divarlı içiboş qab və s. praktik olaraq MQC kimi qəbul oluna bilər. Bütün cisimlər kimi mütləq qara cisim də e/m dalğaları şüalandırır Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Maddə ilə tarazlıqda olan elektromaqnit şüalanmada (istilik şüalanması) və ya mütləq qara cismin şüalanmasında intensivliyin tezliyə görə paylanması (spektral sıxlığı) öyrənilən zaman klassik fizika ilk həlledilməz çətinliklə qarşılaşır. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Klassik fizikada spektral sıxlığın tezlik və temperaturdan asılığını verən ilk nəzəri düstur Reley və Cins tərəfindən verilmişdir. Onlar klassik fizikada enerjini sərbəstlik dərəcəklərinə görə paylanması teoremindən istifadə edərək W ,T 2 c2 2 kT 2 ( , T ) 2 3 kT c Bu o deməkdir ki, qabın divarları ilə şüalanma rasında termodinamik tarazlıq halı qərarlaşa bilməz. Bu təcrübi fakta ziddir. Bu nəticə ultrabənövşəyi fəlakət adlanır. 0 kT ( , T )d 2 3 c 2 d 0 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Vin qanunu Təcrübələrdən alınırdı ki, temperatur artdıqca mütləq qara cismin şüaburaxma qabiliyyəti artır. Şüaburaxma qabiliyyətinin maksimumu temperaturun artması ilə daha kiçik dalğa uzunluqlu dalğalara tərəf sürüşür. İnfraqırmızı oblast Görünən oblast Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Stefan Bolsman qanunu (t=1 s, S=1 kv.m MQC –in şüalanma enerjisi, inteqral şüalanma) u T 4 Lüdviq Bolsman 1844-1906 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Maks Plank (1858-1947) Spektral sıxlıq üçün klassik fizikanın ümumi prinsipləri əsasında alınmış nəzəri düstur, təcrübi nəticələri tam izah edə bilmədi. Bu çətinliyi həll etmək üçün 1900-cu ildə Maks Plank şüalanmanın maddə ilə klassik qarşılıqlı təsir qanunundan imtina etməli oldu. Plank: şüalanmanın maddə tərəfindən udulub buraxılması, klassik fizikada iddia olunduğu kimi, arasıkəsilmədən yox, diskret enerji porsiyaları və ya işıq kvantları şəklində baş verir. Mikrosistemlərə –ossilyator kimi baxılmalıdır və bu ossilyatorlar müəyyən hallarda ola bilər və bu hallarda onların enerjisi istənilən deyil, yalnız hər hansı minimal E=hv enerjinin tam misilləri kimi təyin olunan seçilmiş 1E, 2E, 3E ....qiymətlərini ala bilir. ( , T ) 2 3 c 3 1 e kT h 1,05 10 34 Csan 2 1 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 3 ( , T ) 2 3 c Plank düsturu Stefan- Bolsman qanununa gətirir. Plank düsturundan klassik fizikaya əsaslanan qanunları limit halında almaq olur. Deməli, klassik nəzəriyyə kvant nəzəriyyəsinin limit halı kimi çıxış edir. 1 e kT 1 Plank düsturu Vin dusturuna kT x k4 T 4 u 2 3 3 c u 0 2k 4 T 4 3 15c 3 kT x 3 dx ex 1 və Reley –Cins düsturlarına keçir kT u T 4 2k 4 15c 3 3 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Fotoeffekt hadisəsi Fotoeffekt maddənin üzərinə düşən işığın ondan elektronları qoparıb çıxarması hadisəsinə deyilir. • 1887- Henrix Hers, 1888- 1889 –A.Q.Stoletov: qanunuyğunluqlar verir. 1) Daha çox ultrabənövşəyi işıq təsir edir; 2) lövhənin işıqlanması artdıqca cərəyan şiddəti artır 3) Şüalanma ilə buraxılan zərrəciklər mənfi yüklüdür. -1989- Lennard və Tomson: buraxılan mənfi zərrəciklər elektronlardır. Fotoeffekt qanunları: Fotokatodun üzərinə düşən işığın elektromaqnit spektral tərkibi sabit qaldıqda çıxan elektronların sayı işığın intensivliyi ilə mütənasibdir; Elektronların sürəti (kinetik enerjisi) isə intensivlikdən yox, yalnız işığın tezliyindən asılıdır; Hər istənilən tezlikli işıq fotoeffekt yarada bilmir (fotoeffektin qırmızı sərhəddi) və Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov elektronların çıxış anı işığın düşmə anı ilə eynidir. Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Klassik fizikaya görə: Düşən işığın tezliyi metalda rəqsi hərəkətdə olan elektronun məxsusi tezliyinə bərabər olduqda , rezonans nəticəsində elektronun rəqs amplitudu böyük qiymət alır və elektron metalı tərk edir. Bu halda elektronun sürəti intensivlikdən asılı olmalı, istənilən tezlikli şüalar fotoeffekt yaratmalı (enerjini kəsilmədən udan elektron Albert Eynşteyn kifayət qədər enerji toplayandan sonra maddədən kənara çıxar) və elektronun çıxış anı işığın düşmə anı üzərinə düşməməli idi. Lakin bu baş vermir.(?!) • Fotoeffekt tənliyi h = Açıx +mV2maks/2 • Hər bir metal (katod) üçün (Аçıx ) elə minimal tezlik (maksimal dalğa uzunluğu) varki, bu zaman fotoeffekt baş vermir. Bu sərhəd şərti fotoeffektin «qırmızı sərhəddi» adlanır. qs=Аçıx/h; qs=hc/ Аçıx. • İşıq kvantlar şəklində udulur və buraxılır. • Rits – hər foton yalnız bir elektron qopara bilər. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Kombinasiya prinsipi 1908 –Ritç (Bor nəzəriyyəsindən əvvəl) h𝑣km=Ek-Em k, Ek h𝑣mn=Em-En h𝑣kn=Ek-En m, Em Valter Ritç-İsveçrə 22.02.1878-07.07.1909 h𝑣km+h𝑣mn+h𝑣kn=2(Ek-En) h𝑣km+h𝑣mn+h𝑣kn=2h𝑣kn 𝑣km+𝑣mn=𝑣kn n, En Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Radioaktivliyin kəşfi 18961902- Bekkerel- spontan radioaktivik şüalanma Fotolövhə Antuan Bekkerel (1852-1908) Qurğuşun qab Pyer Küri (1859-1906), İren Küri və Mariya Sklodovskaya –Küri (1867-1934) kanal Radioaktiv maddə Müəllim: f.r.e.n., 1903-hər üçü Nobel mükafatı alır. dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Soddi-Fayans dusturları Alfa hissəcik Soddi Frederik (1877-1956) Nüvə proton neytron elektron Qamma şüalanma Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası ..........2020 Ernst Rezerford (1871-1937) Rezerford təcrübəsi (1907-Mançester Universiteti) Radiaktivliyi öyrənərək alfa zərrəciklrin nazik folqadan səpilməsini araşdırır və təcrübələrinin nəticələrinə əsaslanaraq 1911ci ildə atomun nüvə (planetar) modelini verir. Nüvənin yükü Ze ölçüsü 10-12 m, atomda nüvə ətrafında Z elektron fırlanır və ölçüsü 10-10 m. Model klassik fizika ilə izah oluna bilmir! Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Korpuskulyar dalğa dualizmi • Eynşteyn: «dalğa-hissəck» dualizmi • İşıq mürəkkəb maddi obyektdir, həm dala həm də korpuskulyar xassələ malikdir. • İşığın dalğa xassələri: h 2 p k k Qeyri-relyativist hal üçün 4 ölçülü hal üçün -m=10-3 kq kütləli kürə üçün V=102 m/s, λ = 6,62.10-33 m. -Elektron üçün V = 2*107 m/s, λ = 0,0025nm De Broyl (1892-1987) De Broyl prinsipi klassik fizikanın izah edə bilmədiyi bir sıra eksperimentləri izah edir: 1) Elektronların nikel kristalından difraksiyası- Devisson cermer təcrübəsi 2) elektronların metal folqadan difraksiyası –Tomson təcrübəsi 3) Ramzauer təcrübəsi 4) Neytronların kristallardan difraksiyası Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Devisson Cermer təcrübəsi Əgər elektron dalğa xassələrinə malikdirsə, onda difraksiya maksimumları Breq-Vulf şətri ödəndikdə müşahidə olunmalıdır. θ = 65° 50 Elektronların difraksiyası Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Devisson Cermer təcrübəsi V − elektronun sürəti – elektronun de Broyl dalğa uzunluğu Breq-Vulf şətri daxilində nikel üçün sabit qəfəs sabiti d = 2,15∙10-1m –dən təyin olunan dalğa uzuznluğu λБ= 0,165 nm olmuşdur. Elementar hissəciklərin dalğa xassələri sübut olundu! Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası ..........2020 Un – n-ci qaytarmaya uyğun sürətləndirici gərginlik Elektron dalğalarınn sınması nəzərə alınarsa Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Elektronların və rentgen şüalarının difraksiyası K.Yensen (1961) Yarıqdan elektronların difraksiyası 2R = n . Atomun dalğa modeli Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Bor nəzəriyyəsi 2R = n Kvantlanma şərti mvr = nh E = - 2 π2 m z2 e4 / n2 h2 ; r =n2h2/4π2mze2 Nils Henrix Bor (1885-1962) Danimarka Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Stasionar hallar, onları xarakterizə edən kəmiyyət Eyni vaxtda təyin edilə bilən kəmiyyətlər: kommutativlik, asılı olmayan kəmiyyətlərin sayı, sərbəstlik dərəcəsi: Atomda 7-dir- a) nüvənin məxsusi momentini, b) nüvə-elektron sisteminin aırlıq mərkəzinin hərəkəti və c) elektronun məxsusi momenti ilə orbital momenti arasında maqnit qarşılıqlı təsiri nəzərə almasaq 1-atomun məxsusi halının enerjisi E 2-elektronun orbital mexaniki momenti Pı 3-elektronun orbital mexaniki momentinin proyeksiyası Pız 4-elektronun məxsusi momentinin həmin ox üzrə proyeksiyası Psz Elektronun orbital moment proyeksiyaları eyni vaxtda təyin edilə bilməz! Orbital mexaniki momentin kvadratı və onun proyeksiyalarından biri eyni vaxtda təyin oluna bilər! Fiziki kəmiyyətlərin kvantlanması m-elektronun kütləsi, e-elektronun yüküdür. n=1,2,3,.... Bu dusturu aldınızmı)))))))) Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 1927 Solvay Conference on Quantum Mechanics. Photograph by Benjamin Couprie, Institut International de Physique Solvay, Brussels, Belgium. From back to front and from left to right : Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Howard Fowler, Léon Brillouin, Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Irving Langmuir, Max Planck, Marie Skłodowska Curie, Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov This picture is also available with names at the bottom. Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Klassik Bor nəzəriyyəsinə aid. Ernst Rezerford – Yeni Zelandiya 30.08.1871-19.10.1937 Nils Bor –Danimark 07.10.1885-18.11.1962 Spektrdə Dopler sürüşməsi Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Klassik Bor nəzəriyyəsi Atomda fiziki kəmiyyətlərin kvantlanması Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Hidrogen və hidrogenə bənzər ionların (atomların) spektri: spektral seriyalar. H atomu bir elektronlu ən sadə atomdur. Spektridə sadədir. Bir qat ionlaşmış helium (He II), ikiqat ionlaşmış litium atomu (Li III), üç qat ionlaşmış berillium atomu (Be IV) bir elektrona malikdir. Z və N-ə görə fərqlənirlər. Spektrləri H spektrinə oxşayır. .... qurmaq olar Ridberq İohann İsveç fiziki08.11.1854-28.12.1919 Balmer və Ridberq (1880) - hidrogenə bənzər atomların spektri üçün empirik qanunauyğunluqlar müşahidə edirlər. Hidrogen atomunun görünən oblastda şüalanma spektri R-Ridberq sabiti, Z- kimyəvi elenemtin sıra nömrəsi, k=1,2,....; n=k+1,k+2,.... Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Balmer seriyası 1885- görünən diapozon Hα Hβ Hγ Hδ Hε Hζ Hη Seriya sərhəddi n 3 4 5 6 7 8 9 ∞ Dalğa uzunluğu, nm 656,3 486,1 434,1 410,2 397,0 388,9 383,5 364,6 Balmer İohann Yakob - İsveç 01.05.182512.03.1898 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Layman seriyası -----1906 - ultrabənövşəyi oblast n Dalğa uzunluğu, nm 2 121,6 3 102,5 4 5 6 7 8 9 97,2 94,9 93,7 93,0 92,6 92,3 Layman Teodor-ABŞ, 23.11.1874-11.10.1954 10 11 sonsuz 92,1 91,9 91,15 La=1216A, Ls=911,8A Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 1908- Ritç-Paşen seriyası –infraqırmzı oblast Valter Ritç-İsveçrə 22.02.1878-07.07.1909 n 4 5 6 7 Dalğa uzunluğu nm 1875,1 1281,8 1093,8 1004,9 8 954,6 9 922,9 Paşen Fredirik , alman 22.12.1865-25.02.1947 10 11 12 13 901,5 886,3 875,0 866,5 sonsuz 820,4 Pa=18756 A, Ps=8206 A A-anqstrem Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 seriyalar Layman Balmer Paşen Breket Pfund Hamfri Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Ümumiləşmiş dustur 1 1 𝜗=𝑅 2− 2 , 𝑘 𝑛 Layman seriyası: k=1, n=2,3,4,... Balmer seriyası: k=2, n=3,4,5,... Paşen seriyası: k=3, n=4,5,6,... Breket seriyası: k=4, n=5,6.7... Pfund seriyası: k=5, n=6.7.8.... Hamfri seriyası: k=6, n=7.8.9.... Ridberq: Term anlayışı verir Sabit term və dəyişən term. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Breket Frederik Samner Pfund German Avqust Breket seriyası -1922-infraqırmızı oblast Pfund seriyası 1924- yaxın infraqırmızı k=5 n=6; 7; 8; ... Ba=40522 A, Bs=14588 A. Pfa=74598 A, Pfs=22794 A Hamfri Gertic Catson Con Stronq və Piter Hanson Hamfri seriyası- 1953- infraqırmızı uzaq oblast Xa=123718 A, Xs=32823 A Stronq-Hanson seriyası 1972- k-7, n=8, 9, 10,.... 𝜗=𝑅 1 1 − , 72 𝑛2 𝑛 = 8,9,10. . . . Fauler seriyası 1912- k=1,5 - n=2; 3; 4...... Əslində He I atomuna aiddir. k=3 n=4,5,6,... Pikerinq seriyası 1896- k=2 - n=2,5; 3,5; 4,5 .... Əslində He I atomuna aiddir. K=4 n=5,6,7,... Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Atom şüalanması. Spekrt Dayanıqlı hal - ən kiçik enerjiyə uyğun hal. Əsas (normal) hal Enerji səviyyələrində yaşama müddəti. Tam enerjisi müsbət olan elektronlar sərbəst, mənfi olan elektronlar bağlı elektron adlanır. İonlaşma Ei=Esonsuz, E< Es diskret hal, E> Es kəsilməz hal. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası ..........2020 Frank-Hers təcrübələri -atomların ionlaşma enerjilərinin təyini üçün (1914) Elektronların atomlarla qeyri elastik toqquşması sübut olunur: ionlaşma potensiallar E=Ei+Ek civə üçün Ei=4,9 eV, kalius üçün 1,63 eV, natrium üçün 2,12 eV, helium üçün 21 eV –dur. Frank Hers təcrübəsi Borun ikinci postulatını təsdir edir. Henrix Hers Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Kompton effekti Kompton effekt rentgen şüalarının atomda zəif bağlanmış (sərbəst) elektronlardan səpilməsi hadisəsidir. İşığın fotonlar selindən ibarət olması fərziyyəsi Kompton effektini də tam izah etməyə imkan verir. = ' — = о (1—cos J). Artur Kompton (1892-1962) mc sin2 2 mc Kompton dalğa uzunluğu Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Heyzenberqin qeyri-müəyyənlik prinsipi (1927) Elektron Vilson kamerasında özünü zərrəcik kimi, kristal səthindən əks olunduqda dalğa kimi aparır. Lakin, bu o demək deyildir ki, elektronda zərrəciklərə xas olan bütün əlamətləri və ya dalğaya aid bütün əlamətləri axtarmaq lazımdır. Zərrəciyin belə ikili təbiəti sayəsində zərrəciyin hərəkəti klassik fizika qanunları ilə izah edilə bilmir. Klassik mexanika qanunlarına görə zərrəciyin istənilən anda fəzada müəyyən yeri (koordinatları) və müəyyən impulsu (sürəti) olmalıdır. Dalğa xassələrinə malik mikrozərrəciklərə klassik mexanika anlayışlarının tədbiqinin fiziki mənası olmur. Məsələn: dalğanın koordinatı anlayışının fiziki mənası olmadığından, kvant mexanikasında zərrəciyin trayektoriyası anlayışıda fiziki mənası yoxdur. Kvant mexanikasında zərrəciyin koordinatları və impulsunun təyin edilməsində prinsipial qeyri-müəyyənlik mövcuddur. Bu mikrozərrəciyin qeyri-klassik təbiəti ilə əlaqədardır. Anlayışlarının mikrozərrəciyə tətbiq olunmasının dəqiqlik dərəcəsi HQMP ilə verilir. HQMP klassik fizaka anlayışlarının mikroaləmə tətbiq olunmasının sərhəddini müəyyən edir. Bunlar ölçmə cihazlarının səhfi nəticəsində yaranmayıb, bu xassələr zərrəciyin özünün təbiətinə məxsusdur. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Heyzenberqin qeyrimüəyyənlik prinsipi 1927 г. Təbiətdə prinsip etibarı ilə eyni vaxxtda koordinat və impulsu dəqiq təyin olunan hal yoxdur. Üç ölçülü hal üçün Zamanla məhdud olan dalğa prosesləri monoxromatik ola bilməz. Zaman və enerji üçün heyzenberq qeyrimüəyyənliyi Hansısa halın mövcud olması müddəti və ya onu müşahidə müddəti nə qədər kiçik olarsa, onun bu halda enerjisi haqqında daha az müəyyənliklə danışıla bilər. Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Spektlərin kəşfi Mütləq qara cismin xassələri Zərrəciklərin səpilməsi Maddənin atomar quruluşu, atomun quruluşu, enerji səviyyələri Elektromaqnit dalğaların xassələri Zərrəciklərin və elektromaqnit dalğalarının qarşılıqlı təsiri Elektromaqnit dalğaları və maddənin qarşılıqlı təsiri Zərrəciklərin dalğa xassələri Mirkroaləm üçün qeyri-müəyyənlik prinsipi Mikroaləmdə kvantlanma şərtləri Müəllim: f.r.e.n., dos.Mirnamik Bəşirov Kvant mexanikası ..........2020 Kvant fizikasında atom – hal funksiyasıdV=dXdYdZ elementində ehtimal mənası P(x,y,z,t) Enerji səviyyələri – enerji halları – uyğun dalğa funksiyası- məxsusi dalğa funksiyası. Kvant mexanikası mühazirə_1_2020 Resursu hazırladı: Azərbaycan Respublikası Bakı Dövlət Universiteti Fizika Fakültəsi Nəzəri fizika kafedrası, müəllim f.r.e.n., dos. Mirnamik Bəşirov_2020 [email protected]