物理学における「物質の二重性質」に関する章は、物質のさまざまな性質に関する知識に基づいています。物質の二元性を扱う重要なトピックには、さまざまな仮説や試行が含まれます。これらは、物質の性質が粒子または波のいずれかである可能性があることを示すために開発されました。
これまで、光と物質のさまざまな特性は、それらの粒子の特性の過程で説明されてきました。
原始的なステップは、それが粒子理論であることを支持しました。その後、さまざまな実験を経て、物質には波動の性質があることが明らかになりました。したがって、物質には、粒子と波の両方の特性を持つ二重の特性があると結論付けることができます。
マクスウェルの電磁方程式と 1887 年のヘルツ波の電磁波の発生と観測に関する実験は強力な証拠を提供し、これらの理論は光の波状の性質を保持しています。したがって、物質の波動粒子の双対性の概念は、量子論のメカニズムにおいて重要です。粒子または量子の確立は、粒子または波動で表すことができると説明しています。
さらに、この概念は、物質の挙動を完全に説明する古典的な機械的アプローチや仮説の無力さを正すのに役立ちます。
物質の二重性に関する重要な概念
物質の二重性に関する重要なトピックの概念を理解するには、以下を理解する必要があります。
電子の放出
金属表面から電子を放出するために必要なエネルギー量は最小限であり、これらの自由電子を供給する方法は次のとおりです。
熱電子放出
熱エネルギーの本質的な量は、自由電子を放出する金属体の適切な加熱によって供給されます。
電界放出
大きな電界の影響下で、金属の表面から電子が放出されます。
光電放射
適切な周波数の光が金属の表面に照射されると、電子が放出されます。放出された光生成電子は、光電子として知られています。
光電効果
物質の表面から電子が放出される現象が光電効果です。金属はマイナスイオンとプラスイオンで構成されています。金属の表面に光が当たると、一部の電子が十分なエネルギーを吸収します。これは、陽イオンの引力の影響を克服するのに役立ちます。さらに、電子が必要なエネルギーを十分に得ると、電子は金属表面から周囲の空間に逃げます。これが光電効果の仕組みです。
ド・ブロイ仮説
物質の理論 (量子) を念頭に置いて、波長と運動量の関係はド ブロイによって定式化されました。数式によると、
波長 ƛ =h / P. ここで、
P =調査中の粒子の運動量と
h =プランク定数。
ボーフ力学
ド・ブロイ理論とも呼ばれ、物質中の波の性質を考慮しているため、優勢になり、粒子波の二重性はどこかで消えてしまいます。 DeBroglie-Bohm 理論は、波の挙動をド ブロイ波のような現象として記述し、粒子の表現は金メッキの方程式または量子ポテンシャルの影響を受けます。
ド・ブロイの方程式の導出
hf=mc2
私たちはそれを知っています
周波数 f=c/ ƛ
これは、
hc/ ƛ=mc2 または ƛ =h/mc
c=v の場合。次に ƛ=h/mv
私たちはそれを知っています
粒子の運動量
P=mv.
したがって、ƛ =h/P.
ハイゼンベルグの不確定性原理
ハイゼンベルグの不確定性原理は、粒子の運動量と位置を同時に決定することはできないと述べています。
それは数学的に示されます ∆ x ∆P ≥ (h / 4π)。
ここで、Δx は位置の不確実性を示し、
ΔP は運動量の不確実性を示します。
プランクの量子論
プランクの量子論によると、
- 黒体に熱を加えると、さまざまな波長と周波数の熱放射が放出されます。
- この理論で注目すべきいくつかの重要な点は次のとおりです。
- 物質は不連続にエネルギーを放射または吸収し、小さなパッケージの形で生成されます。
- この手順は、hf、2hf、3hf、4hf、…..nhf などの量子の倍数の整数形式で行われます。
ここで、n =正の数です。
- Quanta はパワーの最小パッケージであり、「光」の場合は光子です。放射線の周波数は量子エネルギーに比例します。
電界下の電子
電子の質量を考えてみましょう- m
Charge- q と
潜在的な V.
電界で行われる仕事は、生成される運動エネルギーに比例します。
電界下の電子の方程式
運動エネルギー =電場によってなされる仕事、つまり qV
K =qV
K =½mv2
K =P2 / 2m
P=√2mK
=2mqV
電子のドブロイ波長は、次の式で与えられます。
ƛ =h / P
=h / √2mK
=h / √2mqV
数字 h、m、e を代入します。 ƛ =1.227 / nm です。
ここで、V は加速電位の大きさ (ボルト単位) です。
結論
ここで、物質の二重性をカバーする重要なトピックに触れました。それらの重要性は、私たちの日常生活でも感じられます。波の性質を証明するいくつかの理論がありました。光子の運動質量、光電方程式、およびド ブロイ方程式は、光の波動理論を解決するのに役立ち、量子力学の重要な章です。
試験の準備のために、問題の二重性と前年の問題をカバーする重要なトピックに必ず触れてください。
