क्वांटम फिजिक्स को कैसे समझें
क्वांटस्टिक्स (जिसे क्वांटम थिअरी या क्वांटम यांत्रिकी कहा जाता है)
यह भौतिक विज्ञान की एक शाखा है जो बहुत कम तापमान पर सबटामिक कण, फोटॉन और कुछ सामग्रियों के पैमाने पर मामले और ऊर्जा के बीच व्यवहार और बातचीत का वर्णन करता है। क्वांटम क्षेत्र को परिभाषित किया जाता है जहां कार्य कण का (या कोणीय गति) कुछ बहुत ही कम शारीरिक स्थिरता के परिमाण के कुछ आदेशों के भीतर समाहित है जिसे प्लैंक के निरंतर कहते हैं।कदम
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प्लैंक के निरंतर के भौतिक अर्थ को समझें क्वांटम यांत्रिकी में, कार्य की मात्रा प्लैंक के निरंतर, जिसे अक्सर संदर्भित किया जाता है ज. इसी तरह, सबटामिक कणों की बातचीत के लिए, की मात्रा कोणीय गति कम प्लैंक स्थिर है (प्लैंक स्थिरांक 2π द्वारा विभाजित किया गया है) एच और कॉल करें एच कटौती. ध्यान दें कि प्लैंक की स्थिरता का मूल्य बहुत छोटा है, इसकी इकाइयां कोण गति के हैं, और कार्रवाई की धारणा अधिक सामान्य गणितीय अवधारणा है जैसा कि नाम का तात्पर्य है क्वांटम यांत्रिकी, कुछ भौतिक मात्राएं, जैसे कोणीय गति, केवल असतत मात्रा में बदल सकती हैं, और निरंतर (अनुरूप) नहीं हो सकती। उदाहरण के लिए, एक परमाणु या एक अणु के लिए बंधे इलेक्ट्रॉन की कोणीय गति, मात्राबद्ध है और केवल उस मूल्य हो सकते हैं जो कम प्लैंक स्थिरांक के गुणक होते हैं। यह मात्राकरण ऑर्बिटल्स पर पहली और पूरी क्वांटम संख्याओं की एक श्रृंखला उत्पन्न करता है। इसके विपरीत, एक आसन्न अनबाउंड इलेक्ट्रॉन का कोणीय गति मापित नहीं है। प्लैंक की स्थिरता प्रकाश की क्वांटम थ्योरी में भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जहां प्रकाश की एक मात्रा फोटान द्वारा दर्शायी जाती है और जहां पदार्थ और ऊर्जा इलेक्ट्रॉन के परमाणु संक्रमण या बद्ध इलेक्ट्रॉन के "क्वांटम छलांग" के माध्यम से बातचीत करते हैं। प्लैंक की निरंतर इकाइयां भी ऊर्जा अवधि के रूप में देखी जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, भौतिक कणों के संदर्भ में, आभासी कणों को द्रव्यमान के साथ कण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो थोड़े समय के लिए सहज रूप से दिखाई देते हैं और कण बातचीत में भूमिका निभाते हैं। इन आभासी कणों के अस्तित्व की अवधि के लिए कण की उपस्थिति के समय की ऊर्जा (द्रव्यमान) है क्वांटम यांत्रिकी में बहुत भिन्न प्रकार के विषयों शामिल हैं, लेकिन इसकी गणना के हर हिस्से में प्लैंक की निरंतरता शामिल है।
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सावधान रहें कि बड़े पैमाने पर कण क्लासिक से क्वांटम में संक्रमण के माध्यम से गुजरता है। हालांकि मुक्त इलेक्ट्रॉन कुछ क्वांटम गुण (स्पिन) की तरह, जैसे ही अनबाउंड इलेक्ट्रॉन परमाणु दृष्टिकोण से पता चलता है और नीचे के रूप में जल्द ही अपने साथ कम होती जाती है (शायद फोटॉनों उत्सर्जक द्वारा), एक क्वांटम का एक शास्त्रीय व्यवहार से संक्रमण बनाने, ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से नीचे आती है इलेक्ट्रॉन तब परमाणु और इसकी कोणीय गति को बांधता है, परमाणु नाभिक के आधार पर, यह ऑरिबिटल्स के परिमाणित मूल्यों तक सीमित है जो इसे नियंत्रित कर सकता है। संक्रमण अचानक है एक एक यांत्रिक प्रणाली है कि अस्थिर से स्थिर करने के लिए या अराजक सरल से एक व्यवहार दिखाए जाने वाले परिवर्तनों की है कि इस संक्रमण की तुलना कर सकते हैं, या यहां तक कि एक अंतरिक्ष यान है कि पलायन वेग के तहत हो रहा है और कुछ स्टार या अन्य शरीर के चारों ओर कक्षा में प्रवेश करने को धीमा करने के लिए स्वर्गीय। दूसरी ओर, फोटॉन (बिना द्रव्यमान) ऐसे संक्रमण से गुजरते नहीं हैं: वे बिना कवायदों को स्थानांतरित कर देते हैं जब तक कि वे अन्य कणों के साथ बातचीत नहीं करते और गायब हो जाते हैं। यदि आप एक तारों से रात को देखते हैं, फोटॉनों अंतरिक्ष प्रकाश के वर्षों के माध्यम से कुछ सितारों से बदलाव के बिना यात्रा की है और फिर अपने रेटिना के एक अणु में एक इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत, उनकी ऊर्जा पहुंचाने और फिर गायब हो।
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पता है कि क्वांटम सिद्धांत में उपन्यास के विचार हैं, जिनमें शामिल हैं:
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कण वेव द्वैत को समझें मान लें कि सभी पदार्थ लहर और कण गुण दोनों को प्रदर्शित करते हैं क्वांटम यांत्रिकी की मुख्य अवधारणा, यह द्वंद्व, "तरंग" और "कण" जैसे शास्त्रीय अवधारणाओं की अक्षमता को संदर्भित करता है ताकि क्वांटम स्तर पर वस्तुओं के व्यवहार का पूरी तरह से वर्णन किया जा सके। मामले की द्वंद्व के पूरे ज्ञान के लिए, कॉम्पटन प्रभाव की अवधारणाओं को प्राप्त करना चाहिए, फोटोईलेक्ट्रिक प्रभाव, डे ब्रोग्ली की तरंग दैर्ध्य और काली निकायों के विकिरण के लिए प्लैंक फार्मूला होना चाहिए। इन सभी प्रभावों और सिद्धांतों से मामले की दोहरी प्रकृति साबित होती है। वैज्ञानिकों द्वारा प्रकाश में कई प्रयोग किए गए हैं जो अनुभव करते हैं कि प्रकाश में कण और तरंग की दोहरी प्रकृति है ... 1 9 01 में, मैक्स प्लैंक ने एक विश्लेषण प्रकाशित किया जो कि एक वस्तु द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के मनाया गया स्पेक्ट्रम को पुन: शानदार। इसे प्राप्त करने के लिए, प्लैंक को ऑक्सीलिंग ऑब्जेक्ट्स (काली निकाय के परमाणु) की मात्रात्मक कार्रवाई के लिए एक विज्ञापन हॉक गणितीय अनुमान बनाना पड़ता था जो विकिरण उत्सर्जित करता था। यह तब था आइंस्टीन जो प्रस्ताव दिया था कि एक ही विद्युत चुम्बकीय विकिरण फोटॉनों में निर्धारित किया जाये।
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अनिश्चित सिद्धांत को समझें हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत बताता है कि स्थिति और गति जैसे भौतिक गुणों के कुछ जोड़े, एक साथ उच्च स्वैच्छिक परिशुद्धता के साथ नहीं जान सकते हैं। क्वांटम भौतिकी में, एक कण लहरों के पैकेट द्वारा वर्णित है जो इस घटना को जन्म देती है। कण की स्थिति को मापने पर विचार करें, यह कहीं भी हो सकता है कण तरंग पैकेट में शून्य-शून्य हद है, जिसका अर्थ है कि इसकी स्थिति अनिश्चित है - यह लहर पैकेट के भीतर कहीं अधिक या कम हो सकती है। स्थिति का एक सटीक वार्ता प्राप्त करने के लिए, लहरों के इस पैकेट को जितना संभव हो उतना `संपीड़ित` किया जाना चाहिए, अर्थात् लहरों की साइन संख्या की बढ़ती संख्या को एक साथ मिलकर मिलना चाहिए। कण की गति इन लहरों में से किसी एक की लहर संख्या के अनुपात में है, लेकिन यह उनमें से किसी भी हो सकती है। इस प्रकार स्थिति का अधिक सटीक माप बनाकर - अधिक तरंगों को जोड़कर - अनिवार्य रूप से गति का माप कम सटीक (और इसके विपरीत) हो जाता है
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लहर फ़ंक्शन को समझें।. क्वांटम यांत्रिकी में एक लहर का कार्य एक गणितीय उपकरण है जो कण या कण प्रणाली की मात्रा स्थिति का वर्णन करता है। यह आम तौर पर कणों की संपत्ति के रूप में लागू होता है, जो उनके तरंग-कण द्वंद्व के सापेक्ष है, जो ψ (स्थिति, समय) द्वारा चिह्नित है। Ψ |2 यह एक निश्चित समय और स्थिति में विषय खोजने की संभावना के बराबर है। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन के साथ एक परमाणु में, जैसे हाइड्रोजन या ionized हीलियम, इलेक्ट्रॉन तरंग समारोह इलेक्ट्रॉन के व्यवहार का पूरा विवरण प्रदान करता है। इसे परमाणु ऑर्बिटल्स की एक श्रृंखला में विघटित किया जा सकता है जो संभव लहर कार्यों के आधार बनते हैं। एक से अधिक इलेक्ट्रॉन (या कई कणों वाले किसी भी सिस्टम) के साथ परमाणुओं के लिए, नीचे की जगह सभी इलेक्ट्रॉनों का संभव विन्यास है और लहर फ़ंक्शन इन कॉन्फ़िगरेशन की संभावनाओं का वर्णन करता है। कार्यों में समस्याएं हल करने के लिए जो लहर फ़ंक्शन को शामिल करते हैं, जटिल संख्याओं के साथ परिचित एक मौलिक शर्त है अन्य अनिवार्यता रैखिक बीजगणित की गणना, जटिल विश्लेषण से यूलर फार्मूला और ब्रा-केट संकेतन हैं।
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स्क्रोडिंगर समीकरण को समझें यह एक समीकरण है जो वर्णन करता है कि समय के साथ भौतिक तंत्र की मात्रा स्थिति कैसे बदलती है। यह क्वांटम यांत्रिकी के लिए मौलिक है क्योंकि न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी के लिए नियम हैं। स्क्रोडिंगर समीकरण के समाधान केवल उप-आकृति, परमाणु और आणविक प्रणालियों का वर्णन नहीं बल्कि मैक्रोस्कोपिक सिस्टम, शायद पूरे ब्रह्मांड भी। सबसे सामान्य रूप समय-निर्भर श्रोडिंगर समीकरण है जो समय के साथ एक प्रणाली के विकास का वर्णन करता है। स्थिर-राज्य प्रणालियों के लिए, समय से स्वतंत्र श्रादींगिंग समीकरण पर्याप्त है। समय-स्वतंत्र श्रोडिंगर समीकरण का लगभग समाधान सामान्यतः ऊर्जा के स्तर और परमाणुओं और अणुओं के अन्य गुणों की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है।
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ओवरलैप सिद्धांत को समझें क्वांटम सुपरपॉज़िशन स्क्रोडिंगर समीकरण के समाधान के क्वांटम यांत्रिक गुणों को संदर्भित करता है। चूंकि स्क्रोडिंगर समीकरण रैखिक है, चूंकि किसी विशेष समीकरण के समाधान के हर रैखिक संयोजन भी इसका समाधान होगा। रैखिक समीकरणों की इस गणितीय संपत्ति को सुपरपोजियन सिद्धांत के रूप में जाना जाता है। क्वांटम यांत्रिकी में इन समाधानों को अक्सर ऑर्थोगोनल बना दिया जाता है, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तर। इस तरह, राज्यों की अतिव्यापी ऊर्जा को रद्द कर दिया जाता है और एक ऑपरेटर (किसी भी अतिव्यापी राज्य) की अपेक्षित मूल्य, अलग-अलग राज्यों में ऑपरेटर की अपेक्षित मूल्य है, जो "अतिव्यापी राज्य के अंश के गुणा द्वारा गुणा करता है" "वह राज्य
टिप्स
- क्वांटम भौतिकी गणना को हल करने के लिए आवश्यक कार्य के लिए हाई स्कूल भौतिकी में संख्यात्मक समस्याएं हल करें।
- क्वांटम भौतिकी के लिए कुछ आवश्यक शर्तें शास्त्रीय यांत्रिकी की अवधारणाओं, हैमिल्टन की संपत्तियों और हस्तक्षेप, विवर्तन आदि जैसे लहरों के अन्य गुण शामिल हैं। उचित पाठ्यपुस्तकों और संदर्भ पुस्तकों से परामर्श करें या अपने भौतिकी शिक्षक से पूछें आपको उच्च विद्यालय भौतिकी और इसकी अनिवार्यता के साथ-साथ विश्वविद्यालय स्तर के गणित के एक बहुत कुछ सीखने की ठोस समझ प्राप्त करनी चाहिए। एक विचार प्राप्त करने के लिए, सामग्री की मेज पर देखें Schaums बाह्यरेखा.
- यूट्यूब पर क्वांटम मैकेनिक्स से संबंधित ऑनलाइन सबक की श्रृंखला है। राय https://youtube.com/education?category=University/Science/Physics/Quantum%20Mechanics
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