A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Hasonló dokumentumok
Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

A hőmérsékleti sugárzás

Szilárd testek sugárzása

A fény korpuszkuláris jellegét tükröző fizikai jelenségek

A hőmérsékleti sugárzás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Modern fizika vegyes tesztek

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

1. Az üregsugárzás törvényei

AZ ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁS KETTŐS TERMÉSZETE

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

KVANTUMMECHANIKA. a11.b-nek

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Bevezetés a biofizikába. Elektromágneses hullámok, a fény kettős természete. Anyaghullámok. Hőmérsékleti sugárzás.

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Az elektromágneses hullámok

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

A kvantumelmélet kísérletes háttere


Kifejtendő kérdések június 13. Gyakorló feladatok

A modern fizika születése

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

19. A fényelektromos jelenségek vizsgálata

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Fermi Dirac statisztika elemei

A lézer alapjairól (az iskolában)

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Elektromágneses hullámegyenlet

ELEKTRONIKAI ALKATRÉSZEK

Kvantumos információ megosztásának és feldolgozásának fizikai alapjai

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA II.

Elektromágneses hullámok

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Kvantummechanika. - dióhéjban - Kasza Gábor július 5. - Berze TÖK

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Az optika tudományterületei

A gravitáció hatása a hőmérsékleti sugárzásra

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Abszorpciós fotometria

Mit értünk a termikus neutronok fogalma alatt? Becsüljük meg a sebességüket 27 o C hőmérsékleten!

A légköri sugárzás. Sugárzási törvények, légköri veszteségek, energiaháztartás

Röntgen. W. C. Röntgen. Fizika-Biofizika

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

Abszorpciós fotometria

Biofizika. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? A biológiában és orvostudományban alkalmazott fizikai módszerek tárgyalása

A sugárzás kvantumos természete. A hőmérsékleti sugárzás

Fizika 2 - Gyakorló feladatok

a Bohr-féle atommodell (1913) Niels Hendrik David Bohr ( )

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Atomfizika tesztek. 2. Az elektrolízis jelenségére vonatkozóan melyik összefüggés helytelen?

Szilárdtestek sávelmélete. Sávelmélet a szabadelektron-modell alapján

ATOMFIZIKA. óravázlatok

2, = 5221 K (7.2)

Szilárdtestek el e ek e tr t o r n o s n zer e k r ez e et e e t

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény


Elektromágneses hullámok - Interferencia

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

Fizika II. segédlet táv és levelező

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

ω mennyiségek nem túl gyorsan változnak

Elektronok, atomok. Általános Kémia - Elektronok, Atomok. Dia 1/61

Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet, igazgató: Panyi György, egyetemi tanár. oktatási menedzser: Nizsalóczki Enikő 1/27

3. GAMMA-SUGÁRZÁS ENERGIÁJÁNAK MÉRÉSE GAMMA-SPEKTROMETRIAI MÓDSZERREL

XX. századi forradalom a fizikában

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

A Planck-eloszlásokról és a fényforrások ekvivalens színhőmérséklet -eiről Erbeszkorn Lajos

Talián Csaba Gábor Biofizikai Intézet április 17.

1. Bevezetés az atomfizikába

Hőmérsékleti sugárzás és színképelemzés

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Hőmérsékleti sugárzás és színképelemzés

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

Orvosi Biofizika A fény biofizikája

A kvantummechanika filozófiai problémái

Bevezetés az atomfizikába

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Thomson-modell (puding-modell)

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Feketetest sugárzás. E = Q + W + W sug. E = Q + W + I * dt. ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan (XI.

4. Fényelektromos jelenség

Elektrodinamika. Maxwell egyenletek: Kontinuitási egyenlet: div n v =0. div E =4 div B =0. rot E = rot B=

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Előadás menete. Magfúzióból nyerhető energia és az energiatermelés feltétele. Fúziós kutatási ágazatok

Átírás:

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről Utolsó módosítás: 2016. május 4.

1 Előzmények Franck-Hertz-kísérlet (1) A Franck-Hertz-kísérlet vázlatos elrendezése: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/frhz.html

2 Előzmények Franck-Hertz-kísérlet (2)

3 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (1) A testek a hőmérsékletüktől függő spektrummal elektromágneses hullámokat emittálnak:

4 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (2) A modell: egy kocka alakú abszolút fekete test falú üregben elektromágneses tér alakul ki, amely a fallal termikus egyensúlyban van. Az üregbe zárt elektromágneses tér esetén már láttuk, hogy nem alakulhat ki tetszőleges frekvenciájú állóhullám, hanem Az összefüggést kielégítő számhármasok mint koordináták egy nyolcad-gömb által magában foglalt térrész csúcsaiban elhelyezkedő pontok. E pontok száma közelítően:

5 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (3) A két független polarizációjú hullám miatt: A frekvenciák közé eső hullámok száma: Figyelembe véve, hogy az egy oszcillátorra jutó átlagos energia kt, (ekvipartíció-tétele) így a frekvenciához tartozó energiasűrűség (Rayleigh-Jeans): A frekvenciára történő integrálás végtelen energiát eredményez!

6 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (4) Planck: az ekvipartíció-tétele levezetésénél az oszcillátorok energiája nem folytonos, hanem egy bizonyos energiakvantum egészszámú többszöröse: E feltevés mellett az oszcillátor átlagos energiája a Maxwell- Boltzmann-statisztika értelmében:

7 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (5) Így a frekvencia szerinti eloszlásra az energiasűrűség: Feltételezve, hogy Az energiasűrűség:

8 Előzmények Hőmérsékleti sugárzás (6) A hőmérsékleti sugárzás (kék vonal: T=300K, lilavonal: T= 400K, szürke vonal: T=500K, zöld vonal: 600K)

9 Előzmények Fényelektromos hatás (fotoeffektus) (1) A fény hatásra a fém felültéből elektronok lépnek ki. Kérdés: Ha a fény hullám, akkor hogy tud egy elektronra koncentrálódni? A fény kvantumokból, fotonokból áll. Akkor most a fény hullám vagy részecske tulajdonságú, vagy ez is, az is?

10 Előzmények Fényelektromos hatás (fotoeffektus) (2) A foton energiája, a kilépő elektron kinetikus energiája és az ún. kilépési munka közötti kapcsolat: azaz foton energiája meg kell haladja a kilépési munkát. Következtetés: A frekvencia növelésével a kilépő elektronok mozgási energiája nő, míg a kilépő elektronok száma a fotonok számával, azaz a fény intenzitásával arányos.

11 Előzmények Fényelektromos hatás (fotoeffektus) (3) Így a fenti állítás értelmében egy magányos atom esetén, ha nem elegendő a foton energiája az ionizációhoz, akkor egyáltalán nincs kilépés. Ugyanakkor Maria Göppert-Mayer (1929) elméleti jóslata szerint egy atom két vagy akár több foton egyidejű elnyelésére is képes, így a szükséges ionizációs energia elérhető! Ennek vizsgálatára csak a lézerek megjelenése után (1960) nyílt lehetőség. A sok-fotonos folyamatok esetén a kilépő elektronok mozgási energiája: Megjegyzés: az elektromágneses hullám anyag kölcsönhatásában a fotoeffektus a kisenergiás folyamatok közé tartozik. A fény részecske (foton) voltát erősíti.

12 Előzmények Compton-szórás (1) Nagyfrekvenciájú elektromágneses sugárzás (pl. röntgen-sugárzás) anyag kölcsönhatása, amely a foton részecske jellegét erősíti. Mivel az elektronok atombeli kötési energiája a beérkező sugárzásáéhoz képest elhanyagolható, így a foton szabad elektronon történő szórásaként írjuk le a folyamatot. v

13 Előzmények Compton-szórás (2) A szórási folyamatot leíró energia és impulzus (nem-relativisztikus és relativisztikus) egyenletek. Energia megmaradás: Impulzus megmaradás: Itt m az elektron nyugalmi tömege, p az impulzusa.

14 Előzmények Compton-szórás (3) A szóródás során létrejövő hullámhosszváltozás (mindkét közelítés ugyanazt a végeredményt adja!): Innen a Compton-hullámhossz: Ez éppen annak a fotonnak a hullámhossza, amely energiája megegyezik az elektron nyugalmi energiájával.

15 Részecske hullám kettősség (1)

16 Részecske hullám kettősség (2)

17 Részecske hullám kettősség (3)

18 Részecske hullám kettősség (4) Polikristályos alumíniumfóliával készített röntgen- és elektron elhajlási kép röntgen elektron

19 Részecske hullám kettősség (5)