Лабораторная работа №320Д
Цель работы:
8. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой механики
Линейчатые спектры атомов. Правило частот Бора. Принцип соответствия. Опыт Франка и Герца. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Эффект Штарка.
Модели атома Томсона и Резерфорда
Первая попытка создания на основе накопленных экспериментальных данных модели атома принадлежит Дж. Дж. Томсону (1903). Согласно этой модели, атом представляет собой непрерывно заряженный положительным зарядом шар радиусом порядка 10
м, внутри которого около своих положений равновесия колеблются электроны; суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду шара, поэтому атом в целом нейтрален. Через несколько лет было доказано, что представление о непрерывно распределенном внутри атома положительном заряде ошибочно.
Прохождение частицы над потенциальный барьером и через потенциальный барьер . Туннельный эффект.
Рассмотрим потенциальный барьер простейшей прямоугольной формы (рис. 293, а) для одномерного (по оси х) движения частицы. Для потенциального барьера прямоугольной формы высоты U и ширины l.
(для области 1),
(дляобласти2)
0,x>l (для области 3).
При данных условиях задачи классическая частица, обладая энергией Е, либо беспрепятственно пройдет над барьером (при Е > U), либо отразится от него (при Е < U) и будет двигаться в обратную сторону, т. е. она не может проникнуть сквозь барьер. Для микрочастицы же даже при Е > U имеется отличная от нуля вероятность, что частица отразится от барьера и будет двигаться в обратную сторону. При Е < U имеется также отличная от нуля вероятность, что частица окажется в области х >l. т. е. проникает сквозь барьер. Подобные, казалось бы, парадоксальные выводы следуют непосредственно из решения уравнения Шредингера, описывающего движение микрочастицы при условия данной задачи.
Частица в одномерной прямоугольной “потенциальной яме” с бесконечно высокими “стенками”.
Проведем качественный анализ решений уравнения Шредингера применительно к частице в одномерной прямоугольной “потенциальной яме” с бесконечно высокими “стенками”. Такая “яма” описывается потенциальной энергией вида (для простоты принимаем, что частица движется вдоль оси х)
где l - ширина “ямы”, а энергия отсчитывается от ее дна (рис. 2). Читать полностью »
Стационарные состояния.
Уравнение (7.1) является общим уравнением Шредингера. Его также называют уравнением Шредингера, зависящим от времени. Для многих физических явлений, происходящих в микромире, уравнение (7.1) можно упростить, исключив зависимость 
от времени. Это возможно, если силовое поле, в котором частица движется, стационарно, т. е. функция U=U(x,y,z) не зависит явно от времени и имеет смысл потенциальной энергии. В данном случае решение уравнения Шредингера может быть представлено в виде произведения двух функций, одна из которых есть функция только координат, другая — только времени, причем зависимость от времени выражается множителем 
, так что
(7.2)
где Е — полная энергия частицы, постоянная в случае стационарного поля.