Читать онлайн «Экспериментальные основы квантовой механики.»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ Пособие для студентов Специальность: Химия (011000) Воронеж - 2005  2 Утверждено научно методическим советом химического факультета (20 июня 2005 г. , протокол № 10) Составители: – Кондрашин В. Ю. , Пшестанчик В. Р. , Самойлов А. М. , Соцкая Н. В. Науч. рецензент проф. А. М. Ховив Пособие подготовлено на кафедрах физической химии и неорганической химии химического факультета Воронежского государственного университета Рекомендуется для студентов второго курса д/о и четвертого курса в/о.  3 ВВЕДЕНИЕ В XX столетии физика, а вместе с ней и все понимание об окружающем мире, претерпели глубочайшие изменения. К концу XIX века система физической науки, в основе которой лежали механика Ньютона и электродинамика Максвелла – Герца, казалась полностью завершенной. Однако уже в первые годы XX столетия лорд Кельвин, один из величайших физиков своего времени, в лекциях, прочитанных в Балтиморском университете, отметил, что на безупречно ясном небосводе физики все же можно наблюдать два небольших облачка. Первое из этих облаков представляло собой отрицательный результат опыта Майкельсона, проведение которого планировали с целью разрешить все имеющиеся противоречия в проблеме увлекаемого и неувлекаемого эфира. Следовательно, оно омрачало картину блестящих успехов классической электродинамики Максвелла – Герца. Второе облако символизировало трудности в создании теории излучения абсолютно черного тела и свидетельствовало об ограниченности статистической механики, основанной на классической механике Ньютона. Таким образом, в начале XX столетия были обнаружены две (казалось, не связанные между собой) группы явлений, свидетельствующих о неприменимости обычной классической теории электромагнитного поля к процессам взаимодействия света с веществом и к процессам, происходящим в атоме. Первая группа явлений была связана с установлением на опыте двойственной природы света (дуализм света); вторая — с невозможностью объяснить на основе классических представлений устойчивое существование атома, а также спектральные закономерности, открытые при изучении испускания света атомами. Из этих, как казалось на первый взгляд, несущественных проблем выросла вся современная физика. Вопреки первоначальным опасениям, современная физика не опровергла классические теории. Она показала, что классическая физика вовсе не обязательно применима ко всем явлениям. Установление связи между этими группами явлений и попытки объяснить их на основе новой теории и привели, в конечном счете, к открытию законов квантовой механики. Одним из решающих этапов при разработке квантовой теории явилась гипотеза М.