Основные законы квантовой механики

Квант – это неделимая часть какой-либо физической величины, то есть самая маленькая порция чего-либо: света, поля, энергии. Следовательно, квантовая механика изучает состояния микрочастиц и их систем.

Предсказания квантовой механики иногда существенно отличаются от предсказаний классической, поскольку классическая не способна описывать явления на уровне фотонов, молекул, атомов и электронов. Это можно выразить по-другому: действия в квантовой механике сравнимы по величине с постоянной Планка. Если физическое действие системы выше этой величины, квантовая механика переходит в классическую.

Законы квантовой механики

Законы квантовой механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они же лежат в основе понимания практически всех явлений в макромире.

Свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц. Квантовые законы позволили:

• выяснить строение атомов;
• установить природу химической связи;
• объяснить периодическую систему элементов;
• понять строение атомных ядер;
• изучить свойства элементарных частиц. 

Интересно, что парадоксальные явления микромира породили различные философские споры по поводу того, влияет ли наше восприятие на состояние физического мира. Существует множество различных «интерпретаций» квантовой механики, в том числе от таких учёных, как Гейзенберг-Фокс, Уиллер и фон Нейман.

Но разберёмся с главными законами квантовой теории.

Закон де Бройля

Согласно этой гипотезе, микрочастицы обладают волновыми свойствами. Длина волны микрочастицы называется дебройлевской длиной волны и определяется по формуле:

где h – постоянная Планка, p – импульс частицы.

Закон соотношения неопределенностей Гейзенберга

В простой формулировке принцип неопределённости можно выразить так: чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую.

В физическом смысле это происходит из-за двойственной природы материи.
Согласно закону, к примеру, невозможно одновременно измерить положение и скорость частицы. Здесь соотношение выглядит так:

где Δх – погрешность определения координаты, Δv – погрешность определения скорости, h – постоянная Планка.

Закон Шредингера

Закон Шредингера представляет собой характеристику движения частицы в квантовой механике. Самое простое уравнение выглядит следующим образом:

где x - координата частицы, а E  и U – ее полная и потенциальная энергии соответственно.  

Глубокое изучение квантовой механики бывает трудным. Если у вас нет времени на учёбу, Феникс.Хэлп может помочь вам в написании научных статей, решений контрольных и многого другого.