#Базовые положения квантовой механикиБазовые положения квантовой механикиИсследуйте Области знанийУ нас представлены тысячи статейТегБазовые положения квантовой механикиБазовые положения квантовой механикиНайденo 22 статьиМодельные объектыМодельные объекты Основное состояниеОсновно́е состоя́ние квантовой системы, стационарное состояние атома, молекулы, атомного ядра и др., обладающее наименьшей возможной внутренней энергией. Для отрыва электрона из внешней оболочки атому в основном состоянии необходимо сообщить энергию ионизации, для отрыва электрона из внутренней оболочки – энергию связи этой оболочки. Взаимодействие атома в основном состоянии с другими частицами или фотонами может вызвать квантовый переход в возбуждённое состояние – стационарное состояние с большей внутренней энергией.Термины Числа заполненияЧи́сла заполне́ния в квантовой механике и квантовой статистике, числа, указывающие степень заполнения частицами квантовых состояний системы многих тождественных частиц. Это понятие используется в методе вторичного квантования.Физические процессы, явления Волны де БройляВо́лны де Бро́йля, волны вероятности, связанные со свободно движущейся микрочастицей и отражающие её квантовую природу. В 1923 г. Л. де Бройль высказал гипотезу о том, что всем видам материи – физическим полям, электронам, атомам и т. п. – присущи свойства как частицы, так и волны (корпускулярно-волновой дуализм). Такие волны получили название волн де Бройля. Явление дифракции электронов на кристаллах обнаружено в 1927 г. в опытах К. Дж. Дэвиссона и американского физика Л. Джермера, и гипотеза де Бройля получила экспериментальное подтверждение. Универсальность корпускулярно-волнового дуализма принципиально изменила представление о микромире.Термины Чистое состояниеЧи́стое состоя́ние, состояние квантовой системы, характеризуемое полным набором возможных значений динамических переменных и описываемое волновой функцией от этих переменных. В квантовой механике обычно имеет место более общий случай – смешанное состояние.Научные законы, утверждения, уравнения Перестановочные соотношенияПерестано́вочные соотноше́ния (коммутационные соотношения), алгебраические соотношения, устанавливающие правила перестановки между собой двух или более величин. Эти соотношения играют важнейшую роль в квантовой механике. Некоммутативность пары операторов тесно связана с квантовомеханическим принципом неопределённости. В квантовой механике систем тождественных частиц и в квантовой теории поля операторы всех физических величин выражаются через операторы рождения и уничтожения частиц (конкретную форму помогает установить принцип соответствия), а перестановочные соотношения между ними следуют из канонических перестановочных соотношений.Научные законы, утверждения, уравнения Соотношение неопределённостейСоотноше́ние неопределённостей, фундаментальное соотношение квантовой механики, устанавливающее предел точности одновременного определения канонически сопряжённых динамических переменных, характеризующих квантовую систему: координата – импульс, действие – угол и т. д. Установлено в 1927 г. В. Гейзенбергом. Соотношение неопределённостей даёт также способ для простых количественных оценок характеристик квантовых систем. Например, исходя из известных размеров атома водорода, можно оценить характерную скорость электрона в атоме в основном состоянии. Для ограниченных в пространстве квантовых систем из соотношения неопределённостей следует также существование энергии нулевых колебаний.Физические взаимодействия Обменное взаимодействиеОбме́нное взаимоде́йствие, квантово-механический эффект, заключающийся во взаимном влиянии одинаковых (тождественных) частиц. Обменное взаимодействие эффективно проявляется в тех случаях, когда «перекрываются» волновые функции отдельных частиц системы, т. е. когда существуют области пространства, в которых невозможно различить одинаковые частицы. Из принципа тождественности следует, что обменное взаимодействие возникает в системе одинаковых частиц даже в случае, если прямыми силовыми взаимодействиями частиц можно пренебречь, т. е. в идеальном газе тождественных частиц. Характер обменного взаимодействия различен для фермионов и бозонов. Для фермионов обменное взаимодействие является следствием принципа Паули, препятствующего сближению тождественных частиц с одинаковым направлением спинов, и эффективно проявляется как отталкивание их друг от друга на близких расстояниях. В системах тождественных бозонов обменное взаимодействие, напротив, имеет характер взаимного притяжения частиц и обусловливает, например, такие явления, как конденсация Бозе – Эйнштейна. Обменное взаимодействие объясняет закономерности атомной и молекулярной спектроскопии, химическую связь в молекулах, ферро- и антиферромагнетизм, а также другие специфические явления в системах одинаковых частиц. Различают прямое и косвенное обменное взаимодействие.Научные законы, утверждения, уравнения Принцип тождественностиПри́нцип тожде́ственности, фундаментальный принцип квантовой механики, согласно которому состояние системы не меняется при перестановке тождественных частиц (т. е. частиц, обладающих одинаковыми массой, спином, зарядом и другими характеристиками). В квантовой механике тождественные частицы неразличимы. Вследствие принципа тождественности состояния квантовой системы, получающиеся друг из друга перестановкой тождественных частиц местами, следует рассматривать как одно состояние. Принцип тождественности объясняет существование специфического квантового взаимодействия между тождественными частицами – обменного взаимодействия. Этот принцип послужил основанием для объяснения В. Гейзенбергом существования двух состояний атома гелия – орто- и парагелия.Физические процессы, явления Перепутанные состоянияПерепу́танные состоя́ния, особые состояния двух или большего числа квантовых частиц (фотонов, атомов, ионов и т. п.), составляющих физическую систему, которые характеризуются тем, что измерение состояния одной части частиц даёт информацию о состоянии другой части /других частей. Пример перепутанных состояний – парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена (ЭПР-состояние) двух фотонов или двух частиц со спинами. Перепутанные состояния приводят к квантовым парадоксам – нарушению неравенств Белла и др. Перепутанные состояния используются для обоснования квантовой механики, в квантовой обработке изображений, в квантовых вычислениях и квантовой связи: квантовой телепортации, квантовой плотной кодировке, квантовой криптографии и др.Физические величины Волновая функцияВолнова́я фу́нкция (амплитуда вероятности), функция, описывающая состояние квантовой системы; принимает комплексные значения. Квадрат модуля волновой функции равен вероятности (или плотности вероятности) того, что физическая величина, являющаяся её аргументом, в данном квантовом состоянии имеет определённое значение. В общем случае волновой функцией называется скалярное произведение вектора состояния и собственного вектора, отвечающего заданному собственному значению физической величины, описывающей систему. 123
