Kvantálás az energia az elektron egy atom. Eljárás energia indítjuk lassú neutronok

Ez a cikk arról szól, amit a kvantálás az energia és a jelentősége ennek a jelenségnek, hogy a modern tudomány. Ez azt mutatja, a történelem a felfedezés különállóak energiát, és azt is kimutatták hatálya kvantált atomok.

Vége a fizika

A tizenkilencedik század végi, a dilemma előtt álló tudósok: az akkori technológiai szint, az összes lehetséges fizika törvényei fedeztek fel, le és vizsgálták. Diákok, akik már igen fejlett képességeit a tudomány, a tanár nem tanácsos választani fizika. Azt hitték, hogy dicsőítette ez már nem lehetséges, már csak egy rutin munka a tanulmány a kis apró részleteket. Ez jobban megfelel óvatos ember, nem tehetséges. Azonban a kép, ami szórakoztató volt a felfedezés adta alkalmat, hogy tükrözze. Az egész kezdődött egy egyszerű következetlenségek. Kezdeni, kiderült, hogy a fény nem elég szilárd: bizonyos körülmények között a hidrogén elégetésekor marad a lemez vonalak száma helyett csak egy helyen. Továbbá azt találták ki, hogy a spektrumok a hélium volt több sort hidrogénatom spektrumok. Aztán kiderült, hogy a nyomvonal egy csillag különbözik a többitől. És tiszta kíváncsiság kénytelen kutatók kézzel hozott egy tapasztalatot a másik után keresve választ a kérdésekre. A kereskedelmi használatra való felfedezések még nem gondoltak.

Planck és a kvantum

Szerencsére nekünk ezt az áttörést a fizika kísérte a matematika fejlődését. Mivel a magyarázat, hogy mi történik illeszkedik a hihetetlenül bonyolult képlet. 1900-Maks Plank dolgozik az elmélet sugárzás abszolút fekete test, úgy találta, hogy az energia kvantált. Röviden ismertesse, hogy mit jelent ez az állítás igen egyszerű. Bármilyen elemi részecske csak bizonyos meghatározott feltételek mellett. Ha okoz durva modell, a számláló mutat ilyen állapotok az 1, 3, 8, 13, 29, 138. A többi érték nem áll közöttük. Ennek oka fogjuk feltárni később. Azonban, ha belevetik magukat a történet a felfedezés, érdemes megjegyezni, hogy a tudós megvizsgálta az energia kvantálás a végén az élet csak egy kényelmes matematikai trükk, nem felruházva egy súlyos fizikai értelemben.

Hullám és súly

Az elején a huszadik század gyakori volt a felfedezések kapcsolatos a világ elemi részecskék. De a legnagyobb rejtély a következő paradoxon: bizonyos esetekben a részecskék úgy viselkednek, mint objektumok tömege (és így lendületet), és néhány - mint egy hullám. Miután hosszú és tartós viták is arra a következtetésre jutott valószínűtlen: elektronok, protonok és neutronok ezeket a tulajdonságokat egyszerre. Ezt a jelenséget nevezzük a hullám-részecske kettősség (a beszéd orosz tudós kétszáz évvel ezelőtt korpuszkula nevezett részecske). Így egy elektron egy bizonyos tömeget, mivel kentük egy hullám egy bizonyos frekvencia. Elektronikus amely körül forog egy atommag, végtelenül ró hullámok egymásra. Következésképpen, csak bizonyos távolságra a központtól (amely függ a hullámhossz), az elektron hullám forog, nem semlegesítik egymást. Ez akkor fordul elő, amikor bevezetésére a „fej” az elektron hullám annak „farok” magasságra egybeesik a maximumok és minimumok - minimumok. Ez magyarázza a kvantálás az energia az atom, vagyis a jelenléte egy jól meghatározott kering, amelyben az elektron létezhet.

Gömb alakú nanokon vákuumban

Azonban a tényleges rendszer hihetetlenül összetett. Engedelmeskedve a fenti logika tovább lehet érteni elektron kering rendszer hidrogén és a hélium. Azonban ettől kezdve szükség meglehetősen bonyolult számításokat. Ha szeretné megtudni, hogyan lehet megérteni a modern hallgatók megtanulják a kvantálási energia a részecskék a lehetséges is. A kezdéshez válaszd az ideális forma egy gödör és egy elektron modell szerint. Ahhoz, hogy megoldja ezeket a Schrödinger egyenlet az energia szintet, amelyen az elektron lehet. Miután megtanulta, hogy vizsgálja meg a függőségek bevezetése több változó: a szélessége és mélysége is, az energia és a frekvencia az elektron elveszti határozottságát, hozzátéve komplexitás egyenletek. További pit alakja megváltozik (például válik négyzet vagy fogazott profil, az élek elveszti szimmetria), vesszük hipotetikus elemi részecskék a kívánt tulajdonságokkal. És csak akkor megtanulják a problémák megoldása érdekében, amely megjelenik a sugárzó energia kvantálás a valódi atomok és még bonyolultabb rendszereket.

Impulse lendület

Azonban, a szint az energia, például egy elektron - többé-kevésbé tiszta értéke. Minden, az így vagy úgy, de úgy tűnik, hogy a magasabb energia a központi fűtés akkumulátor, minél magasabb a hőmérséklet a lakásban. Ennek megfelelően a kvantálási energia még mindig lehet képzelni az elme. Vannak még fogalmak fizika értelme ösztönösen nehéz. A lendület a termék makro sebesség földre (nem szabad elfelejteni, hogy a sebesség és lendület mindkét - vektor nagysága, azaz független az irányt). Ez annak köszönhető, hogy impulzus egyértelmű, hogy az átlagos érték lassan repülő kő csak hagyott zúzódás, ha esik az ember, akkor, mint egy kis golyó, égetett nagy sebességgel áttöri a szervezetben. A mikro azonos impulzus - ez egy olyan mennyiség, amely jellemzi az összefüggést a részecske a környező tér, valamint a tulajdon eligazodni és kölcsönhatásba más részecskék. Az utóbbi közvetlenül függ az energiát. Így világossá válik, hogy a kvantálás az energia és lendület a részecske kell összekapcsolni. Ezen túlmenően, az állandó h, ami azt jelzi, a lehető legalacsonyabb része a fizikai jelenség, és azt mutatja, diszkrét értékek szerepel a képletben, és az energia és az impulzus a részecskék a nanoworld. De van egy olyan fogalom, még távolabb az intuitív tudatosság - lendületet. Arra utal, hogy a forgó testek és mit jelent a tömeg és a forgó szögsebesség. Emlékezzünk, a szögsebesség jelzi nagyságának forgási egységnyi idő alatt. A perdület is képes jelenteni kiosztási módszer a forgó test anyag: tárgyakat azonos tömegű, de középpontja a forgástengely, illetve a periférián lesz különböző perdület. Mint az olvasó valószínűleg már sejtette, atomi világ energia kvantálás impulzusmomentum.

Quantum és Laser

A hatás a nyitó diszkrét energia és egyéb mennyiségek nyilvánvaló. A részletes tanulmány a világ csak annak köszönhető, hogy a kvantum. Modern módszerek tanulmányozása az anyag, a különböző anyagok, sőt a tudomány létrehozni őket - természetes kiterjesztése a megértés milyen energia kvantálás. A működési elve és a lézeres - sem kivétel. Általában, a lézer három alapvető eleme: a munkaközeg, és egy szivattyú fényvisszaverő tükör. A munkaközeg úgy választjuk, hogy létezik két, viszonylag közel a szint az elektronok. A legfontosabb kritérium ezeken a szinteken élettartama elektronok rájuk. Ez mennyire az elektron képes túlélni egy adott állapotban, mielőtt bemegy egy alsó és egy stabil helyzetbe. A két szint legyen hosszabb életű felső. Ezután szivattyúzás (gyakran - egy hagyományos izzó, néha - infravörös) adja az elektronok elég energiája mindet össze a felső szinten az energia és az ott felhalmozott. Ezt nevezik a populáció inverzió szintjét. Továbbá, néhány egy elektron mozog egy alsó és egy egyensúlyi állapot a kibocsátási egy foton, megzavarná a lefelé elektronok. Jellemzője ennek az eljárásnak, hogy az összes fotonok így kapott ugyanazon a hullámhosszon és koherens. Azonban a munkaközeg általában elég nagy, és ez által generált hullámok irányul különböző irányokba. A szerepe a reflektor tükör, hogy kiszűrje a csak azokat áramokat fotonok, amelyek ugyanabban az irányban. Ennek eredményeként, a kimenet egy keskeny intenzív nyaláb koherens hullámok azonos hullámhosszon. Eleinte úgy gondoltuk, csak akkor lehetséges, szilárd. Az első lézeres volt boule mint munkafolyadékkal. Nos, van lézerek minden fajta és típusú - folyadékok, gázok, és még a kémiai reakciókat. Amint az olvasó láthatja, a fő szerepet ebben a folyamatban játszik az abszorpciós és emissziós fény által az atom. kvantálás energia ebben az esetben csak az alapja leíró elmélet.

Fény és elektronmikroszkópos

Emlékezzünk, hogy az átmenet az elektron egy atom egyik pályáról a másikra kíséri vagy egy emissziós vagy abszorpciós energia. Ez az energia jelenik meg foton, vagy fotont. Formálisan, a foton egy részecske, de a másik lakói a nanoworld eltérő. Photon nincs tömege, de a lendület. Bebizonyította, hogy még orosz tudós Lebegyev 1899, ami jól mutatja a nyomás a fény. Photon már csak a mozgás és a sebessége a fénysebesség. Ez a lehető leggyorsabb az univerzumban objektumot. A fény sebessége (általában megadva, egy kis latin „c”) körülbelül háromszázezer kilométer másodpercenként. Például, a méret a mi galaxisunk (nem túl nagy hely szabványok) mintegy százezer fényév. Szembesülve az ügyet, a foton átadja neki erejét teljesen, mintha oldjuk ezt. A fotonenergia, amely megjelent, vagy felszívódik az átmeneti elektron egyik pályáról a másikra távolságtól függ pályája között. Ha ez a kis - kiemelkedik infravörös sugarakat, alacsony energiájú, ha nagy - kap ultraibolya.

X-sugarak és a gamma-sugárzás

Elektromágneses tartomány után ultraibolya tartalmaz egy Röntgen és gamma-sugárzás. Általában ezek a hullámhossz, frekvencia és energia fedésben vannak egy meglehetősen széles. Azaz, van egy X-ray foton hullámhossza 5 picometers és gamma-foton az azonos hullámhosszon. Ezek különböznek csak a készítési módjára. Röntgen jelenlétében megy végbe a nagyon gyors elektronok, és a gamma-sugárzás kapjuk csak a folyamatok a szétesés és a koaleszcencia sejtmagok. Röntgensugarak van osztva enyhe (segítségével áttetsző emberi tüdő és csont) és kemény (általában csak akkor szükséges, ipari vagy kutatási célokra). Ha nagyon erősen felgyorsított elektronok, majd hirtelen lelassult, (pl küldő szilárd), sugározni fogja röntgenfotonok. A ütközések ezen elektronok az anyaggal a céltárgy atomjait, elektronok vannak kihúzva az alsó héj. Az elektronok felső rész elfoglalják helyüket, az átmenet is kibocsátó röntgensugarakat.

Gamma-sugarak előfordulnak más esetekben. A magok atomok, annak ellenére, hogy áll sok elemi részecskék, az is jellemző a kis méret, és ezért hajlamosak kvantálás energia. Az átmenet az atommagok gerjesztett állapotból alacsonyabb, jobb, és kíséri a kibocsátott gamma-sugárzás. Bármilyen összeomlott a reakció vagy a nukleáris fúzió, beleértve a megjelenése gamma fotonok.

nukleáris reakció

Kissé fentebb már említettük, hogy az atommagok is vonatkoznak a törvények a kvantum világban. De vannak a természetben előforduló anyagok, mint például a nagy magokat, azok instabillá válhat. Hajlamosak bonthatók kisebb és erőteljesebb alkatrészeket. Ezek, mint az olvasó már bizonyára kitalálta, például, a plutónium és urán. Amikor a bolygó kialakítva protoplanetáris korong, volt egy bizonyos mennyiségű radioaktív anyagokat. Mivel szuvas idővel, átalakulhat más kémiai elemeket. Mégis maradt számos nondecayed urán, és az összeg lehet megítélni, például a kor a földön. A kémiai elemek, amelyek a természetes radioaktivitás, van olyan jellemző, mint a felezési idő. Ez az az időszak, amelyre a többi atom száma ilyenfajta felére fog csökkeni. Felezési plutónium, például, van egy huszonnégyezer éve. Azonban, amellett, hogy a természetes radioaktivitás, van is kénytelen. Ha bombázzák nehéz alfa-részecske vagy neutron fényt atommagok, ezek feltörni. Ebben az esetben három féle ionizáló sugárzás: alfa-részecskéket, béta-részecskéket, gamma-sugarak. Béta-bomlás sejtmagok megváltozásához vezet a töltés egységben. Alpha részecskék hogy a mag két pozitronokat. Gamma-sugárzás nincs töltés és az elektromágneses mező nem deformálódik, de a legnagyobb átütő ereje. kvantálás energia előfordul minden esetben a sejtmagban.

Háború és béke

Lézer, röntgen, a tanulmány a szilárd anyagok és a csillagok - minden békés felhasználásának ismerete kvantum. Azonban a világ tele van veszélyek, és mindenki azt akarja, hogy megvédjék magukat. Sci szolgál katonai célokra is. A még egy őr tegye a világot pusztán elméleti jelenség, mint az energia kvantálás. Bizonyos diszkrét bármilyen sugárzás, például képezte az alapját a nukleáris fegyverek. Természetesen az alkalmazások felhalmozott harci egységek - valószínűleg az olvasó emlékezni fog Hirosima és Nagaszaki. Minden egyéb okok miatt, a piros gomb megnyomásával dédelgetett volt többé-kevésbé békés. Mivel ez mindig az a kérdés, a radioaktív szennyezés a környezet. Például a felezési plutónium fent teszi a táj, amelyben ez az elem a használatra alkalmatlanná nagyon hosszú ideig, szinte geológiai korban.

Víz és vezetékek

Térjünk vissza a békés nukleáris reakciókat. Ez természetesen beszélt a villamosenergia-termelés révén a maghasadás. Ez a folyamat a következőképpen néz ki:

A mag a reaktorba kezdetben, mint a szabad neutronok, és aztán megüt egy radioaktív elem (tipikusan uránizotóp), amely átmegy egy alfa- vagy béta-bomlás.

Ahhoz, hogy ezt a reakciót nem telt el a kontrollált fázis, az aktív zóna a reaktor tartalmaz egy úgynevezett késleltetők. Általános szabály, hogy készül a grafit rúd, amelyek nagyon jól neutronelnyelõ. Beállításával hosszuk, lehetséges, hogy figyelemmel kíséri a reakció sebessége.

Ennek eredményeként az egyik elem átalakul egy másik, a hihetetlen mennyiségű energia szabadul fel. Ez az energia elnyelődik a tartály tele van úgynevezett nehézvíz (hidrogén helyett deutérium molekulák). Ennek eredményeként a kapcsolatot a reaktor magja, hogy a víz erősen szennyezett termékek a radioaktív bomlás. Hogy az újrahasznosítás ez a víz a legnagyobb probléma az atomenergia abban a pillanatban.

Az első vízkör második helyezettje a második - harmadik. A víz a harmadik kör már biztonságos, és hogy megforgatja a turbinát, amely villamos energiát termel.

Annak ellenére, hogy egy ilyen nagy számú közvetítők között felszabaduló energia közvetlenül mag és a végfelhasználó (ne felejtsük el, mintegy tucat kilométernyi vezetéket, ami szintén veszteség), ez a reakció hihetetlen teljesítmény. Például egy atomerőmű áramot az egész területet a különböző iparágakban.