Lys. Bølger. Partiklar Atom

Like dokumenter
Lys. Bølger. Partiklar Atom

Lys, materie og kvantemekanikk. Kvinnherad senioruniversitet, 27 april 2011

Atommodeller i et historisk perspektiv

Frå klassisk mekanikk til kvantemekanikk: Litt bakgrunn/historie

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Fysikk og virkelighetsoppfatning

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Atomstruktur. Ein diskusjon av hovudpunkta frå YF 41.3, 41.5, 41.6.

Atomfysikk og kausallov

Atomfysikk og kausallov

Fysikk og virkelighetsoppfatning

Fysikk og virkelighetsoppfatning

AST1010 En kosmisk reise

Atomfysikk og kausallov

Fasit TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2014

FY1006/TFY4215 Innføring i kvantefysikk - Øving 2 1 ØVING 2. Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar

Håndbok om. undersøkelser. Liv Oddrun Voll Gard Ove Sørvik Suzanna Loper

Energiband i krystallar. Halvleiarar (intrinsikke og ekstrinsikke) Litt om halvleiarteknologi

Et historisk blikk på kvantefysikkens utvikling

ØVING 2. Krumningseigenskapar for eindimensjonale energieigenfunksjonar. h2 + V (x). (0.1) 2m dx 2

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantemekanikk, Tirsdag 29. mai 2018

Kollokvium 4 Grunnlaget for Schrödingerligningen

Atomets oppbygging og periodesystemet

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 2

FY1006/TFY Løysing øving 5 1 LØYSING ØVING 5. Krumning og stykkevis konstante potensial

Kvantefysikk i 100 år

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

Enkel introduksjon til kvantemekanikken

Eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Mandag 12. desember :00 18:00

FY1006/TFY Løysing øving 7 1 LØYSING ØVING 7

Naturfag 2 Fysikk og teknologi, 4NA220R510 2R 5-10

Semesteroppgave Filosofi og vitenskapshistorie

5:2 Tre strålingstyper

Kan vi lære litt kvantefysikk ved å lytte til noen lydprøver? Arnt Inge Vistnes Fysisk institutt, UiO

Kontinuasjonseksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk august 2013

MNF, UiO 24 mars Trygve Helgaker Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo

Fysikk og virkelighetsoppfatning

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

Å løyse kvadratiske likningar

Ioniserende stråling. 10. November 2006

Onsdag og fredag

Introduksjon til partikkelfysikk. Trygve Buanes

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Fys-2000 Kvantemekanikk Dato: 5. juni 2013 Tid: Kl Sted: Åsgårdveien 9. og fysikk, lommekalkulator

Energiband i krystallar

Kapittel 21 Kjernekjemi

Grunnstoffa og periodesystemet

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

NTNU Fakultet for Naturvitskap og Teknologi Institutt for Fysikk Løysingsframlegg prøveeksamen TFY4215/FY1006 Innføring i Kvantemekanikk

Refleksjon og skriving

TUNNELERING. - eit viktig kvantemekanisk fenomen

TEORI FOR OPTISKE FIBRAR MED BRAGGITTER

Kvantemekanisk sammenfiltring

Det Vaknar. Arne Garborg

Trygve Helgaker. 31 januar 2018

FYS2140 Hjemmeeksamen Vår Ditt kandidatnummer

Av 6.trinn ved Kuventræ skule. Lærar: Karina Otneim

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

Elevundersøkinga 2016

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 2. Sindre Rannem Bilden, Gruppe 3

Higgspartikkelen er funnet, hva blir det neste store for CERN?

Innledning 1. TFY4215 Kjemisk fysikk og kvantemekanikk - Innledning 1

5:2 Tre strålingstyper

Kapittel 7 Atomstruktur og periodisitet Repetisjon 1 ( )

Svara i undersøkinga vil bli brukte til å forbetre læringsmiljøet på skolen, og vi håper derfor du svarer på alle spørsmåla.

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

Løsningsforslag for FYS2140 Kvantemekanikk, Torsdag 16. august 2018

LIKNINGA OM DEN VERDIFULLE PERLA

Eksamensoppgåve i KJ1041 Kjemisk binding, spektroskopi og kinetikk

Eksamen TFY4215/FY1006 Innføring i kvantemekanikk Vår 2013

Senter for Nukleærmedisin/PET Haukeland Universitetssykehus

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

UNIVERSITETET I OSLO

S1-eksamen hausten 2017

DEN GODE HYRDEN. Det finst mange svar på spørsmålet, og svara våre avheng både av foreldrebileta våre og av erfaringane våre gjennom livet.

1 Stokastisk variabel

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Strålingsfysikk /kjemi stråling del 2

Stråling frå elektronisk kommunikasjon

KJM Molekylmodellering. Introduksjon. Molekylmodellering. Molekylmodellering

SPØRJESKJEMA FOR ELEVAR

KJM Molekylmodellering

TUNNELERING. - eit viktig kvantemekanisk fenomen

AST1010 En kosmisk reise


EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

Kvantemekanikk på datamaskiner: kjemiens nye verktøy

Eirik Gramstad (UiO) 2

Eksamensoppgive FYSIKK. Nynorsk. 6. august Eksamenstid: 5 timar. Hielpemiddel: Lommereknar

Årets nysgjerrigper 2010

LHC sesong 2 er i gang. Hva er det neste store for CERN?

Heisenbergs uskarphetsrelasjon

Atomegenskaper. MENA 1001; Materialer, energi og nanoteknologi - Kap. 4. Universet. Elektroner. Periodesystemet Atomenes egenskaper

Heisenbergs uskarphetsrelasjon

BLI KJENT MED ALUMINIUM

Addisjon og subtraksjon =1234 =1199 =1149

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

PXT: Det regnar mat! Introduksjon. Steg 1: Grunnlag. Sjekkliste. Skrevet av: Helene Isnes. Oversatt av: Stein Olav Romslo

AST1010 En kosmisk reise

Fysikk og virkelighetsoppfatning

Transkript:

Lys Bølger Partiklar Atom

Atom

«Atomhistoria» Gamle grekarar og indarar, ca 500 f. Kr. Materien har ei minste eining; den er bygd opp av små bitar som ikkje kan delast vidare 1800-talet: Dalton, Brown, Thomson, Rutherford...

«Atomhistoria» Gamle grekarar og indarar, ca 500 f. Kr. Materien har ei minste eining; den er bygd opp av små bitar som ikkje kan delast vidare 1800-talet: Dalton, Brown, Thomson, Rutherford...

«Atomhistoria» Problem med Rutherford-modellen: Om elektrona svirrar rundt kjerna, blir dei akselerert heile tida Då skal dei sende ut stråling (Maxwell-likningane) Dermed vil dei miste energi og «kollapse» ned i kjerna

«Atomhistoria» Problem med Rutherford-modellen: Om elektrona svirrar rundt kjerna, blir dei akselerert heile tida Då skal dei sende ut stråling (Maxwell-likningane) Dermed vil dei miste energi og «kollapse» ned i kjerna Rutherford-atomet kan ikkje vere stabilt! Joda:)

«Atomhistoria» Problem med Rutherford-modellen: Om elektrona svirrar rundt kjerna, blir dei akselerert heile tida Då skal dei sende ut stråling (Maxwell-likningane) Dermed vil dei miste energi og «kollapse» ned i kjerna Rutherford-atomet kan ikkje vere stabilt! Kanskje atoma følger andre lover

«Atomhistoria» Bohrs atommodell: Omtrent som eit solsystem Elektrona kan berre gå i heilt spesielle banar Det blir sendt ut stråling når elektronet hoppar ned til eit lågare nivå

«Atomhistoria» Bohrs atommodell: Omtrent som eit solsystem Elektrona kan berre gå i heilt spesielle banar Det blir sendt ut stråling når elektronet hoppar ned til eit lågare nivå NB: Dette er FEIL! Det er ikkje heilt slik vi ser på atomet i dag. Men Bohr hadde verkeleg skjøna eit og anna...

«Atomhistoria» Rundt århundreskiftet 1800/1900: Visste ein del om korleis atom og slikt oppfører seg men kunne ikkje forklare det Linjespektrum Stråing frå svarte kroppar Periodesystemet Hydrogen

«Lyshistoria»

«Lyshistoria» Lys er små partiklar! Christiaan Huygens (1629-1695) Lys er bølger Isaac Newton (1642-1726)

«Lyshistoria» Thomas Young (1773-1829)

«Lyshistoria» James Clerk Maxwell (1831-1879)

Elektro-magnetisk stråling

«Lyshistoria» Partiklar likevel? Max Planck (1858-1947) Albert Einstein (1879-1955)

Fotoelektrisk effekt Hadde sett: -Farten elektrona kjem ut med, er «heilt» uavhengig av intensiteten på lyset -Energien elektrona kjem ut med, aukar derimot med frekvensen på lyset som kjem inn. Ingen elektron

Fotoelektrisk effekt Einstein: -Lys består av små bitar (kvant) med energi gitt ved frekvensen, E=hf -Elektrona i metallet vert lausrivne frå metallet ved at kvart elektron tar til seg eitt og berre eitt kvant. Ingen elektron

Bølge eller partikkel?

Bølge eller partikkel? Ja, takk

Lys er ikkje berre bølgjer, det er også partiklar. Er det slik for materie også? Er materie ikkje berre partiklar men også bølger? Luis de Broglie (1892 1987)

JA!

JA! NB: Det blir også inteferens om elektrona går gjennom eitt og eitt; det interfererar med seg sjølv!

JA! Treng teori som skildrar elektron som bølger -ein Maxwell for materien

Werner Heisenberg (1901-1976) Erwin Schrödinger (1887-1961) Niels Bohr (1885-1962)

Schrödinger-likninga (for èin partikkel, tidsuavhengig) Bølgefunksjonen

-Inneheld all informasjon om det (kvantefysiske) systemet vi studerar Eksempel: Partikkel i boks -> MATLAB Kvantisering Sannsynstolking Dynamikk Måling energi og posisjon

Partikkel i boks: n=1, 2, 3,...

for hydrogenatomet:

Energi for hydrogenatomet: Alle atom: -Sett med mogelege energiar, E1, E2, E3,... -Dermed: Berre visse energiovergangar mogeleg

Energi for hydrogenatomet: Alle atom: -Sett med mogelege energiar, E1, E2, E3,... -Dermed: Berre visse energiovergangar mogeleg

Men kva er inni atomkjerna?

Men kva er inni atomkjerna? Lette kjerner har typisk like mange proton og nøytron. Tunge kjerner har fleire nøytron enn proton. Kvifor?

Men kva er inni atomkjerna? Partiklar: Finst drøssevis (i tillegg til elektron og kvarkar). Og vi har nok ikkje funne alle!

Radioaktiv stråling Alfa (42He) Beta (elektron) Gamma (foton) Dess meir radioaktivt eit stoff er, dess raskare minkar det T : Halveringstid

-Tilbake til Ψ: Bølgefunksjonen gir sannsynet for at ei måling av ein eller annan fysisk storleik, t.d. energi, gir eit bestemt resultat. Bølgefunksjonen gir også sannsynet for å finne partikkelen på ein bestemt plass. Men kva energi har partikkelen? Og kvar er han?

-Tilbake til Ψ: Bølgefunksjonen gir sannsynet for at ei måling av ein eller annan fysisk storleik, t.d. energi, gir eit bestemt resultat. Bølgefunksjonen gir også sannsynet for å finne partikkelen på ein bestemt plass. Men kva energi har partikkelen? Og kvar er han? Kvantemekanikken er sikkert rett, men den kan umogeleg vere komplett

-Tilbake til Ψ: Bølgefunksjonen gir sannsynet for at ei måling av ein eller annan fysisk storleik, t.d. energi, gir eit bestemt resultat. Bølgefunksjonen gir også sannsynet for å finne partikkelen på ein bestemt plass. Men kva energi har partikkelen? Og kvar er han? Vi kan ikkje gjere noko måling på systemet utan å påverke det

-Tilbake til Ψ: Bølgefunksjonen gir sannsynet for at ei måling av ein eller annan fysisk storleik, t.d. energi, gir eit bestemt resultat. Bølgefunksjonen gir også sannsynet for å finne partikkelen på ein bestemt plass. Men kva energi har partikkelen? Og kvar er han? Det gir ikkje meining å snakke om posisjon, energi etc. utan måling

Tanke-test, «EPR-paradokset» -Bølgefunksjonen for to foton, t.d., kan vere slik at vi veit heilt sikkert at dei har motsett polarisering samtidig som vi ikkje veit noko som helst om polariseringa til kvar av dei -Ei måling av polariseringa til den eine, gir umiddelbart polariseringa til den andre også uansett kor langt frå kvarandre dei er. Fotona må jo ha ei polarisering; dei kan jo ikkje kommunisere uendeleg fort! Nja...

Tanke-test, «EPR-paradokset» -Bølgefunksjonen for to foton, t.d., kan vere slik at vi veit heilt sikkert at dei har motsett polarisering samtidig som vi ikkje veit noko som helst om polariseringa til kvar av dei -Ei måling av polariseringa til den eine, gir umiddelbart polariseringa til den andre også uansett kor langt frå kvarandre dei er. Utruleg: Testen kan gjennomførast!

Tanke-test, «EPR-paradokset» Teori Eksperiment Johan Stuart Bell (1928-1990) Alain Aspect (f. 1947)

Bohr hadde rett! Altså: Partiklane kan vere slik at visse eigenskapar for den eine er fullstendig bestemt av eigenskapane til den andre samtidig som desse eigenskapane er fullstedig ubestemt for kvar partikkel!

Når to system påverkar kvarandre og så vert skilde frå kvarandre, kan vi ikkje lenger sjå på dei som separate system. Dette vil eg ikkje kalle ein av eigenskapane som kjenneteiknar kvantemekanikken, men heller sjøve eigenskapen som kjenneteiknar kvantemekanikken den som tvingar oss til å tenkje langs heilt andre linjer enn klassisk fysikk. -E. Schrödinger (nokså fritt oversett)

Dei som ikkje vert sjokkert når dei fyrst kjem over kvantemekanikk, har ikkje forstått det. -Niels Bohr (1885-1962) (Om Louis Armstrong: «Armstrong is to music what Einstein is to physics and the Wright Brothers are to travel.») Eg trur eg trygt kan seie at ingen eigentleg forstår kvantemekanikk. -Richard Feynman (1918-1988)

Ta med heim-beskjedar: og -Partikkel eller bølge; må kunne ha to tankar i hovudet samtidig (dette gjeld både lys og materie) -Bundne system: Kun heilt bestemte energiar mogeleg (kvantisering) -Utfallet av visse målingar ser ut til å vere tilfeldige fundamentalt sett

Symmetri For kvar symmetri, er der ein konservert storeik -Emmy Nöther (1882-1935)