Física quântica compreensão

A física quântica (mais conhecido como a mecânica quântica teoria quântica o) é um ramo da física que dá uma descrição do comportamento e interação de matéria e energia na escala de partículas subatômicas, fótons e certos materiais a temperaturas muito baixo. O reino do quantum é definido como sendo onde é a "ação" (Ou momento angular vezes) da partícula dentro de algumas ordens de magnitude de uma constante pequena chamada constante de Planck física.

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Você deve entender o significado físico da constante de Planck. Na mecânica quântica, a ação quântica é a constante, geralmente escrito como Planck h. Da mesma forma, para a interacção de partículas subatómicas, o cuantio de momento angular é a constante de Planck reduzida (a constante de Planck dividida por 2π) escrito como ħ e chamou "bar h". Note-se que o valor da constante de Planck é extremamente pequena, que as suas unidades são as do momento angular, e que o conceito de acção é o conceito matemático mais geral. Como o nome mecânica quântica Isso implica certas quantidades físicas como momento angular pode mudar apenas em quantidades discreto, e não continuamente (cf. analógico). Por exemplo, o momento angular de um electrão ligado a um átomo ou molécula é quantificado e só pode ter valores que sejam múltiplos de a constante de Planck reduzida. Este quantização resultado em elétron orbital de uma série de números inteiros o número quântico principal. Em contraste, o momento angular de um electrão não é quantizado não ligado. A constante de Planck também desempenha um papel na teoria quântica da luz, onde a luz é cuantio o fóton e onde a matéria ea energia interagem através da transição de elétrons ou atômica "saltar" o elétron ligado. As unidades de constante de Planck também pode ser visto como a energia por hora. Por exemplo, na edição de física de partículas, a noção de partículas virtuais são grandes massa espontaneamente aparecendo vácuo durante uma fracção de uma secção e desempenhar um papel na interacção das partículas. O limite de vida destas partículas virtuais é a energia (em massa) da partícula que vida. A mecânica quântica é um grande problema, mas cada parte de sua matemática envolve a constante de Planck.
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    Note-se que as partículas de alta massa passar por uma transição quântico-clássico. Embora o elétron livre mostra algumas propriedades quânticas (tais como a rotação), quando se aproxima o elétron átomo não ligado retarda (talvez através da emissão de fótons de luz), e sofre transição do comportamento clássico de enquanto a energia quântica cai abaixo da energia de ionização. O electrões ligado ao átomo e o seu momento angular em relação ao núcleo atómico está confinada aos valores quantificados que podem ser ocupados orbitais. A transição é súbito. Pode-se comparar essa transição com um sistema mecânico que muda de uma exibição instável comportamento estável ou a partir de uma única tela a um comportamento caótico, ou mesmo uma desaceleração foguete e que passa sob a velocidade de escape e entra em órbita torno de uma estrela ou outro objeto celeste. Por outro lado, os fótons (que têm em massa) não passar por essa transição: somente fótons viajam através do espaço inalterado até interagir com outras partículas e depois desaparecem. Vendo o céu à noite, alguns fótons estrela viajou através de anos-luz de espaço inalterada e, em seguida, interagiu com um elétron em uma molécula de sua retina, transferiu sua energia e, em seguida, desapareceu.
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    Estas são algumas das novas idéias apresentadas na teoria quântica:
  • O reino do quantum segue regras muito diferentes do que o mundo todos os dias que vivemos.
  • A ação (ou momento angular) não é contínua, mas vem em pequenas, mas discretas unidades.
  • partículas elementares se comportam como partículas e como ondas.
  • O movimento de uma partícula específica é inerentemente aleatória e apenas pode ser previsto em termos de probabilidades.
  • É fisicamente impossível medir simultaneamente a posição e tempo de uma partícula para além da precisão permitida pela constante de Planck. O mais preciso é conhecido, e é a medição menos preciso do outro.
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    Entenda o que partículas e dualidade onda. Ele postula que toda a matéria tem propriedades tanto de onda e partícula. Um conceito central da mecânica quântica, esta dualidade refere-se à incapacidade dos conceitos clássicos como "partícula" e "onda" para descrever completamente o comportamento de objetos em escala quântica. Para uma compreensão completa da dualidade da matéria, deve ter conceitos de efeito Compton, efeito fotoelétrico, comprimento de onda Broglie, e a fórmula de Planck para a radiação de corpo negro. Todos estes efeitos e teorias demonstrar a natureza dual da matéria. Diferentes experiências para os cientistas luz demonstrar que a luz tem natureza dual, ou seja, partículas e ondas natureza ... Em 1901, Max Planck publicou uma análise que conseguiu reproduzir o espectro observado da luz emitida por um objeto brilhante. Para conseguir isso, Planck teve que fazer uma ação ad hoc matemáticas osciladores quantificados (átomos do corpo negro) radiação emitida do curso. Foi Einstein que mais tarde propôs que é a própria radiação eletromagnética que é quantizado em fótons.


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    Ele inclui o princípio da incerteza. O princípio da incerteza afirma que determinados pares de propriedades físicas, tais como posição e momento, não pode ser conhecido simultaneamente arbitrariamente alta precisão. Na física quântica, uma partícula é descrito como um pacote de ondas, levando a este fenómeno. Considere a medição da posição de uma partícula. Pode ser em qualquer lugar. O pacote de ondas de a partícula tem uma amplitude diferente de zero, isto é, a posição é incerta, que poderia estar em qualquer lugar ao longo do pacote de ondas. Para obter uma leitura precisa da posição, este pacote de ondas deve ser "comprimido" tanto quanto possível, o que significa que ele deve ser composto por um número crescente de ondas senoidais estão juntos. O momento da partícula é proporcional ao número de onda de uma dessas ondas, mas pode ser qualquer um. Assim, uma medida de posição mais precisa, quando a adição de mais ondas, significa que a medição torna-se menos preciso do tempo (e vice-versa).
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    Compreende a função de onda. A função de onda ou função de onda é uma ferramenta matemática da mecânica quântica, que descreve o estado quântico de um sistema de partículas ou de partículas. É normalmente aplicado como uma propriedade das partículas em relação ao seu dualidade onda-partícula, que é denotada ψ (posição, tempo), e onde | ψ | É igual à probabilidade de encontrar o objeto em um determinado tempo e lugar. Por exemplo, em um átomo com um electrão, tal como o hidrogénio ou hélio ionizado, a função de onda de electrões fornece uma descrição completa de como o electrão comporta. Ele pode ser decomposto em uma série de orbitais atómicas que formam uma base para eventuais funções de onda. Para átomos com mais de um elétron (ou qualquer sistema com múltiplas partículas), o espaço subjacente são todas as possíveis configurações dos elétrons e a função de onda descreve as probabilidades de essas configurações. Ao resolver problemas de casa que envolvem a função de onda, a familiaridade com números complexos é um pré-requisito. Outras exigências incluem cálculos de álgebra linear, fórmula de análise complexa e notação bra-ket de Euler.


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    Ele compreende a equação de Schrödinger. É uma equação que descreve como o estado quântico de uma mudança com o sistema de física tempo. É um elemento central da mecânica quântica como as leis de Newton são a mecânica clássica. As soluções para a equação de Schrödinger descreve não só os sistemas moleculares, atômicas e subatômicas, mas também, possivelmente, até mesmo os sistemas macroscópicos universo inteiro. A forma mais geral é a equação de Schrödinger dependente, dando uma descrição de um sistema em evolução ao longo do tempo. Para sistemas em um estado estacionário, a equação de Schrödinger independente de tempo é suficiente. Soluções aproximadas para o tempo-independente. A equação de Schrödinger é comumente usado para calcular os níveis de energia e outras propriedades de átomos e moléculas.
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    Ele inclui superposição quântica. superposição quântica se refere à propriedade de soluções de mecânica quântica da equação de Schrödinger. Uma vez que a equação de Schrödinger é linear, qualquer combinação linear das soluções a uma equação em particular será também uma solução para ele. Esta propriedade matemática equações lineares é conhecido como o princípio da superposição. Em mecânica quântica Tais soluções são frequentemente feito para ser ortogonal, tais como os níveis de energia de um electrão. Desta forma, a energia no estado de superposição é cancelado e o valor esperado de um operador (qualquer estado de superposição) é o operador valor esperado nos estados individuais, multiplicado pela fração do estado de superposição é "em" esse estado.

    • dicas

    • Lá leituras da mecânica quântica no YouTube. Podes ver: https://youtube.com/education?category=University/Science/Physics/Quantum%20Mechanics
    • Alguns dos requisitos para a Física Quântica incluir os conceitos de mecânica clássica, as propriedades hamiltonianos e as diferentes propriedades das ondas como interferência, difração, etc. Consulte os manuais correspondentes e livros de referência ou pergunte ao seu professor de física. É preciso ter uma sólida compreensão da física dos requisitos de física pré-escolar médio e superior. Você vai ter que aprender matemática de nível universitário também. Você pode ter uma idéia com a tabela de conteúdos schaums esboço.
    • Resolver problemas numéricos e física do ensino médio práticas para resolver os cálculos da física quântica.
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