Газы Скачать
презентацию
<<  Свойства газов Опыт Штерна  >>
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Краткий курс лекций по физике
Движение частицы в одномерной потенциальной яме
Движение частицы в одномерной потенциальной яме
Движение свободной частицы
Движение свободной частицы
Функция
Функция
Зависимость
Зависимость
Свободная частица
Свободная частица
Качественный анализ
Качественный анализ
Качественный анализ
Качественный анализ
Ширина «ямы»
Ширина «ямы»
Рисунок
Рисунок
Уравнение Шредингера
Уравнение Шредингера
Бесконечно высокие «стенки»
Бесконечно высокие «стенки»
Уравнение
Уравнение
Стационарное уравнение
Стационарное уравнение
Квантовые значения
Квантовые значения
Собственные функции
Собственные функции
Графики собственных функций
Графики собственных функций
Графики собственных функций
Графики собственных функций
Плотность вероятности
Плотность вероятности
Энергетический интервал
Энергетический интервал
Размеры ямы
Размеры ямы
Квантово-механическое рассмотрение
Квантово-механическое рассмотрение
Минимальная кинетическая энергия
Минимальная кинетическая энергия
Соседние уровни
Соседние уровни
Принцип соответствия
Принцип соответствия
Гармонический осциллятор
Гармонический осциллятор
График потенциальной энергии частицы
График потенциальной энергии частицы
График потенциальной энергии частицы
График потенциальной энергии частицы
Гармонический осциллятор в квантовой механике
Гармонический осциллятор в квантовой механике
Минимальная энергия
Минимальная энергия
Минимальная энергия
Минимальная энергия
Условия
Условия
Плотность вероятности нахождения частицы
Плотность вероятности нахождения частицы
Энергия гармонического осциллятора
Энергия гармонического осциллятора
Расчет
Расчет
Расчет
Расчет
Классическая частица
Классическая частица
Классическая частица
Классическая частица
Отличная от нуля возможность
Отличная от нуля возможность
Уравнение Шредингера для состояний
Уравнение Шредингера для состояний
Значение
Значение
Качественный анализ функций
Качественный анализ функций
Квантовая механика
Квантовая механика
Коэффициент прозрачности
Коэффициент прозрачности
Прохождение частицы
Прохождение частицы
Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер
Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер
Основы теории туннельных переходов
Основы теории туннельных переходов
Лекция окончена
Лекция окончена
Лекция окончена
Лекция окончена
Картинки из презентации «Движение частицы» к уроку физики на тему «Газы»

Автор: Кузнецов С.И.. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока физики, скачайте бесплатно презентацию «Движение частицы.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 374 КБ.

Скачать презентацию

Движение частицы

содержание презентации «Движение частицы.ppt»
Сл Текст Сл Текст
1Краткий курс лекций по физике. Кузнецов Сергей Иванович 22теснее, чем больше п. Если п очень велико, то можно говорить о
доцент к. ОФ ЕНМФ ТПУ. Сегодня: пятница, 3 октября 2014 г. практически непрерывной последовательности уровней и характерная
2Тема 5. ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦЫ В ОДНОМЕРНОЙ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЕ. особенность квантовых процессов – дискретность – сглаживается.
5.1. Движение свободной частицы. 5.2. Частица в одномерной Этот результат является частным случаем принципа соответствия
прямоугольной яме с бесконечными внешними «стенками». 5.3. Бора (1923 г.) согласно которому законы квантовой механики
Гармонический осциллятор. 5.4. Прохождение частиц сквозь должны при больших значениях квантовых чисел переходить в законы
потенциальный барьер. Туннельный эффект. Х. классической физики. Х.
35.1. Движение свободной частицы. Свободная частица – 23Принцип соответствия: всякая новая, более общая теория,
частица, движущаяся в отсутствие внешних полей. Т.к. на являющаяся развитием классической, не отвергает ее полностью, а
свободную частицу (пусть она движется вдоль оси x) силы не включает в себя классическую теорию, указывая границы ее
действуют, то потенциальная энергия частицы U(x)=const и ее применимости, причем в определенных предельных условиях новая
можно принять равной нулю: (U=0) Тогда полная энергия частицы теория переходит в старую. Х.
совпадает с ее кинетической энергией. В таком случае уравнение 245.3. Гармонический осциллятор. Гармоническим осциллятором
Шредингера для стационарных состояний примет вид. (1). Х. называют частицу, совершающую одномерное движение под действием
4(1). Прямой подстановкой можно убедиться в том, что частным квазиупругой силы F=kx. Потенциальная энергия частицы. Или. Где.
решением уравнения (1) является функция где A=const и k=const, с . Х.
собственным значением энергии: (2). Х. 25График потенциальной энергии частицы: В точках с
5Из выражения (2) следует, что зависимость энергии от координатами –x0 и +x0, полная энергия равна потенциальной
импульса оказывается обычной для нерелятивистских частиц: энергии. Поэтому с классической точки зрения частица не может
Следовательно, энергия свободной частицы может принимать любые выйти за пределы области –x0 и +x0. . (А) (б).
значения (т.к. число может принимать любые значения), т.е. ее 26Гармонический осциллятор в квантовой механике - квантовый
энергетический спектр является непрерывным. Х. осциллятор - описывается уравнением Шредингера: Значения полной
6Таким образом, свободная частица описывается плоской энергии осциллятора. Где n = 0, 1, 2… Х.
монохроматической волной де Бройля. Этому способствует не 27?en= ? и не зависит от n. Минимальная энергия. называется
зависящая от времени плотность вероятности обнаружения частицы в нулевой энергией, т.е. при Т = 0К колебания атомов в
данной точке пространства. Т.Е. Все положения свободной частицы кристаллической решетке не прекращаются. Это означает что
являются равновероятностными. Х. частица не может находиться на дне потенциальной ямы. Рисунок 3.
7Проведем качественный анализ решений уравнения Шредингера, Х.
применительно к частице в яме с бесконечно высокими «стенками». 28Условия, накладываемые на изменения квантовых чисел при
5.2. Частица в одномерной прямоугольной яме с бесконечными переходах системы из одного состояния в другое, называются
внешними «стенками». правилами отбора: В квантовой механике вычисляется вероятность
8Такая яма описывается потенциальной энергией вида. Где l – различных переходов квантовой системы из одного состояния в
ширина «ямы», а энергия отсчитывается от ее дна. (Для простоты другое. Для гармонического осциллятора возможны лишь переходы
принимая, что частица движется вдоль оси x). Х. между соседними уровнями. Х.
9Рисунок 1. Х. 29Плотность вероятности нахождения частицы |?|2=???*. При n =
10Уравнение Шредингера для стационарных состояний в случае 2 в середине ямы частицы быть не может. Х.
одномерной задачи запишется в виде: (5). Х. 30Таким образом, энергия гармонического осциллятора изменяется
11По условию задачи (бесконечно высокие «стенки»), частица не только порциями, т.е. квантуется Причем минимальная порция
проникает за пределы «ямы», поэтому вероятность ее обнаружения, энергии (Вспомним тепловые излучения, где энергия излучается
(а следовательно, и волновая функция) за пределами «ямы» равна квантами). Кроме того например, при n = 2 в середине сосуда
нулю. На границах ямы волновая функция также должна обращаться в частицы быть не может. Это совершенно непонятно с классической
нуль. Следовательно, граничные условия в таком случае имеют вид. точки зрения. Квантуется не только энергия, но и координата
(6). Х. частицы! Х.
12Уравнение ?(l) = A sin kl = 0 выполняется только при. В 31Кроме того, квантово – механический расчет показывает, что
пределах «ямы» (0 ? x ? l) уравнение Шредингера (5) сведется к частицу можно обнаружить и за пределами ямы, т.е. в области с
уравнению. (7). Где. Общее решение дифференциального уравнения координатами –x0 и +x0 , в то время как с классической точки
(7). Х. зрения она не может выйти за пределы этой ямы.
13Отсюда следует, что: (11). Где n = 1, 2, 3… Т.е. 32Рисунок 5. При данных условиях задачи классическая частица,
стационарное уравнение Шредингера описывающее движение частицы в обладая энергией Е: либо беспрепятственно пройдет под барьером,
«потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками», либо отразится от него (E < U) и будет двигаться в обратную
удовлетворяется только при собственных значениях En, зависящих сторону, т.е. она не может проникнуть через барьер. 5.4.
от целого числа n. Следовательно, энергия En частицы в Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер. Туннельный
«потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками» принимает эффект. Рассмотрим простейший потенциальный барьер прямоугольной
лишь определенные дискретные значения, т.е. квантуется. Х. формы высоты U и шириной l для одномерного (по оси х) движения
14Квантовые значения энергии En называется уровнями энергии, а частицы. Х.
число п, определяющее энергетические уровни - главным квантовым 33Для микрочастицы же, даже при E > U, имеется отличная от
числом. Таким образом, микрочастица в «потенциальной яме» с нуля возможность, что частица отразится от барьера и будет
бесконечно высокими «стенками» может находиться только на двигаться в обратную сторону. При E < U имеется также
определенном энергетическом уровне En, или как говорят, частица отличная от нуля вероятность, что частица окажется в области x
находится в квантовом состоянии п. Х. > l, т.е. проникнет сквозь барьер. Такой вывод следует
15Найдем собственные функции: Постоянную интегрирования А непосредственно из решения уравнения Шредингера, описывающего
найдем из условия нормировки: В результате интегрирования движение микрочастицы при данных условиях задачи. Х.
получим. Собственные функции будут иметь вид: Где n = 1, 2, 3… 34Уравнение Шредингера для состояний в каждой из выделенных
Х. областей имеет вид: Здесь q = i? – мнимое число, Общее решение
16Графики собственных функций соответствующие уровням энергии этих дифф. уравнений: Х.
при п = 1, 2, 3… 35Учитывая значение q и то, что А1 = 1, B3 = 0, получим
17Плотность вероятности |?(x)|2 обнаружения частицы на решение уравнения Шредингера для трех областей в следующем виде:
различных расстояниях от «стенок» ямы для п = 1, 2, 3. В В области 2 функция уже не соответствует плоским волнам,
квантовом состоянии с п = 2 частица не может находиться в центре распространяющимся в обе стороны, поскольку показатели степени
ямы, в то время как одинаково может пребывать в ее левой и не мнимые а действительные. Х.
правой частях. Такое поведение частицы указывает на то, что 36Качественный анализ функций ?1(x), ?2(x), ?3(x) показан на
представления о траекториях частицы в квантовой механике рис. 1. В области 1 плоская волна де Бройля. 2. Волновая функция
несостоятельны. Х. не равна нулю и внутри барьера, хотя уже не соответствует
18Из выражения следует, что энергетический интервал между плоским волнам де Бройля 3. В области 3, если барьер не очень
двумя соседними условиями равен. Например, для электрона при широк, будет опять иметь вид волн де Бройля с тем же импульсом,
размерах ямы l=10–10м (свободные электроны в металле) ?En ? т.е. с той же частотой, но с меньшей амплитудой. Х.
10–35 n Дж ? 10–16 n Эв, т.е. энергетические уровни расположены 37Таким образом, квантовая механика приводит к принципиально
столь тесно, что спектр можно считать практически непрерывным. новому квантовому явлению - туннельному эффекту, в результате
Х. которого микрообъект может пройти через барьер.
19Если же размеры ямы соизмеримы с размерами стенки (l ? 10–10 38Коэффициент прозрачности для барьера прямоугольной формы.
м), то для электрона ?En ? 10–17 n Дж ? 10–2 n Эв, т.е. Для барьера произвольной формы. Х.
получаются явно дискретные значения энергии (линейчатый спектр). 39Прохождение частицы сквозь ,барьер можно пояснить
Т.о., применение уравнения Шредингера к частице в «потенциальной соотношением неопределенностей: Неопределенность импульса на
яме» с бесконечно высокими “стенками” приводит к квантовым отрезке ?x = l составляет. Связанная с этим разбросом в значении
значениям энергии, в то время как классическая механика на импульса. Кинетическая энергия. Может оказаться достаточной для
энергию этой частицы лишних ограничений не накладывает. Х. того, чтобы полная энергия оказалась больше потенциальной. Х.
20Кроме того, квантово-механическое рассмотрение этой задачи 40С классической точки зрения прохождение частицы сквозь
приводит к выводу, что частица в потенциальной яме с бесконечно потенциальный барьер при E < U невозможно, так как частица,
высокими «стенками» не может иметь энергию, Меньшую, чем находясь в области барьера, должна была бы обладать
минимальная энергия равная (при n=1): Наличие отличной от нуля отрицательной кинетической энергией. Туннельный эффект является
минимальной энергии не случайно и вытекает из соотношения специфическим квантовым эффектом.
неопределенностей. Докажем это: Х. 41Основы теории туннельных переходов заложены работами
21Такому разбросу значений импульса соответствует минимальная советских ученых Л.И. Мандельштама и М.А. Леонтовича в 1928 г.
кинетическая энергия: Неопределенность координаты ?x частицы в Туннельное прохождение сквозь потенциальный барьер лежит в
яме шириной l равна ?x = l. Тогда согласно соотношению основе многих явлений: физики твердого тела (например, явления в
неопределенностей, импульс не может иметь точное, в данном контактном слое на границе двух полупроводников), атомной и
случае, нулевое, значение. Неопределенность импульса: Все ядерной физики (например, ?-распад, протекание термоядерных
остальные уровни имеют энергию, превышающую это значение. Х. реакций).
22Из уравнений (5) и (11) следует, что при бoльших квантовых 42Лекция окончена!!!
числах n>>1. т.е. соседние уровни расположены тесно: тем
«Движение частицы» | Движение частицы.ppt
http://900igr.net/kartinki/fizika/Dvizhenie-chastitsy/Dvizhenie-chastitsy.html
cсылка на страницу

Газы

другие презентации о газах

«Статистические распределения» - Опыт Штерна. Точное значение. Средняя скорость. Идеальный газ. Трёхатомная жестко связанная молекула. Свойства распределения. Экспериментальное определение. Распределение Максвелла. Разделение вещества в центрифуге. Барометрическая формула. Распределение молекул по скоростям. Закон равномерного распределения энергии.

«Уравнение идеального газа» - Газ с молярной массой. Давление. Понятие изопроцесса. Разреженный углекислый газ. Уравнение состояния идеального газа. Зависимость объема идеального газа. Зависимость давления. Объем. Количество идеального газа. Номера процессов. Изопроцессы в газах. График процесса. Изобарный процесс. Изотермический процесс.

«Основные газовые законы» - Использование свойств газов в технике. Газовые законы. Уравнение Клапейрона. Особенность газообразного состояния. Изотермический процесс. Газовый закон. Изобарный процесс. Какие величины сохраняются. Основное уравнение. Применение закона Бойля-Мариотта. Обобщение. Изохорный процесс. Нагревание газа.

«Уравнение Менделеева-Клапейрона» - Первое из замечательных обобщений в физике. Для чего это нужно. Вариант уравнения. Уравнение позволяет определить одну из величин. Как всё начиналось. Как меняется состояние системы. Изменение трех параметров. Уравнение Менделеева - Клапейрона. Дело продолжено. Как протекают в системе процессы. Уравнение состояния.

«Уравнение состояния» - Газ сжат изотермически. Уравнение. Макроскопические параметры. Уравнение состояния идеального газа. Домино. Изобарный процесс. Объём. Понятие «универсальная газовая постоянная». Изотерма. Уравнение состояния. Изотермический процесс. Изохорный процесс. Величины, характеризующие состояние макроскопических тел.

«Движение частицы» - Бесконечно высокие «стенки». Гармонический осциллятор в квантовой механике. Прохождение частицы. Графики собственных функций. Энергия гармонического осциллятора. Отличная от нуля возможность. Классическая частица. Коэффициент прозрачности. Уравнение. Краткий курс лекций по физике. Качественный анализ функций.

Урок

Физика

133 темы
Картинки
Презентация: Движение частицы | Тема: Газы | Урок: Физика | Вид: Картинки
900igr.net > Презентации по физике > Газы > Движение частицы.ppt