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量子力学は原子の理解をどのように変えましたか?

量子力学は原子の理解に深い方法で革命をもたらし、原子レベルで物質の構造、行動、特性をどのように見るかを根本的に変えました。重要な変更の内訳は次のとおりです。

1。電子は、核を周回する小さな惑星ではありません:

* 古典物理学: 量子力学の前は、一般的なモデルはラザフォードモデルであり、電子を太陽のような中央の核を周回する小さな惑星として電子を描いていました。

* 量子力学: 量子力学は、電子が量子化されたエネルギーレベルに存在するという考えを導入しました。つまり、特定の個別のエネルギー状態しか占有できないことを意味します。これらのエネルギーレベルは、電子が最も見られる可能性が最も高い軌道、空間の領域によって記述されています。このモデルは、 bohrモデルと呼ばれます 。

* 意味: この理解は、決定論的な惑星軌道を確率的分布に置き換えました。つまり、電子の正確な位置と運動量の両方を同時に知ることができません(ハイゼンベルクの不確実性の原則)。

2。原子スペクトルは、量子ジャンプで説明されています:

* 古典物理学: 古典物理学は、原子が原子スペクトルとして知られる特定の波長でのみ光を放出する理由を説明できませんでした。

* 量子力学: 量子力学は、電子がエネルギーレベルの間を飛び越え、レベルのエネルギー差に対応する特定のエネルギーで光の光子を吸収または放出することができることを提案することにより、この現象を説明しました。

* 意味: これは、原子スペクトルの個別の性質を説明し、原子と分子を研究するための強力なツールである分光法の基礎を提供しました。

3。原子は静的構造ではありません:

* 古典物理学: 古典的なモデルは、原子を静的として描写し、電子は固定経路で核を周回しています。

* 量子力学: 量子力学は、原子が動的なシステムであり、電子が絶えず核と互いに相互作用していることを示しています。この相互作用により、スピン、角運動量、磁気特性などのさまざまな量子現象が生じます。

* 意味: 原子のこの動的な画像は、化学的結合と反応性の根底にあり、原子がどのように組み合わさって、分子と材料を形成するかを理解することができます。

4。量子トンネルと波粒子の二重性:

* 古典物理学: 古典物理学では、粒子が障壁を克服するのに十分なエネルギーが不足している場合、粒子は障壁を通過できません。

* 量子力学: 量子力学は量子トンネルの概念を導入しました。そこでは、粒子が古典的にそうするのに十分なエネルギーを持っていなくても、潜在的な障壁を通過できます。この現象は、核融合やトランジスタの動作など、多くのプロセスで重要です。

* 意味: これは、物質の波粒子の二重性とともに、物質が自分自身と光とどのように相互作用するかについての理解を拡大しました。

要約すると、量子力学は原子の理解に革命をもたらしました:

*電子を、古典的な軌道ではなく量子化されたエネルギーレベルに存在するものとして記述します。

*これらのエネルギーレベル間の遷移として原子スペクトルを説明する。

*原子の動的な性質を明らかにし、電子は絶えず核と互いに相互作用します。

*量子トンネルや波粒子の二重性などの新しい現象の導入。

これらのブレークスルーは、化学や物理学から生物学や材料科学に至るまでの分野に大きな影響を与え、レーザー、トランジスタ、先進材料などの技術を開発できるようになりました。

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