Are Raklev Teoretisk fysikk, rom FØ456, Forelesning 5.

Presentasjon om: "Are Raklev Teoretisk fysikk, rom FØ456, Forelesning 5."— Utskrift av presentasjonen:

1 Are Raklev Teoretisk fysikk, rom FØ456, ahye@fys.uio.no Forelesning 5

2 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk2 Ukens program ● Mandag: kort repetisjon, Materiebølger I. ● Tirsdag: gjennomgang av Oblig 2 + Oppgave 3.1 i kompendiet. ● Onsdag: Materiebølger II. (Kap. 4 kompendiet) ● Torsdag & fredag: arbeid med Oblig 3 + Oppgave 4.1 fra kompendiet. ● Tilleggsoppgaver: en eller to hver uke. Gjennomgåes på tirsdager/i løsningsforslag. ● Løsningsforslag: på slutten av uken.

3 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk3 Kort repetisjon ● Comptonspredning: fotoner (Röntgenstråling) spres mot (effektivt) frie elektroner. ― Bølgelengde avhengig av spredningsvinkel. ● Resultatene kan forklares ved å tilordne fotonene bevegelsesmengde p = h/λ, energi E = h ν, og se på prosessen som en støtprosess. ● Comptonbølgelengden λ C = h/mc = hc/E 0 : et naturlig mål i kvantefysikk på både utstrekning og masse.

4 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk4 Kort repetisjon ● To problemer i klassisk atomfysikk: materiens stabilitet og spektroskopidata. ● Bohr løste disse med sin atommodel: ― Forutsa (korrespondanseprinsippet) kvantisering av angulærmoment L = mvr = nħ (banespinn). ― Innførte stasjonære tilstander. ― Leder til kvantiserte energinivåer (Rydbergformelen). ― Avgjørende betydning for kvantefysikkens utvikling. ― Svakheter, spesielt idéen om elektronbaner.

5 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk5 I dag ● Materiebølger (Kap. 4 i kompendiet). ● De Broglies hypotese. ● Eksperiment som bekreftet materiens bølgenatur: ― Dobbeltspalteeksperimentet. ― Davisson-Germer eksperimentet. ― Braggdiffraksjon med elektroner. [1927] [1923] [1927] [1961/1974]

6 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk6 De Broglies atom r [1923] Kjerne Bohrs bane De Broglies stående bølge

7 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk7 Davisson-Germer eksperimentet [Davidson, Germer, 1927]

8 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk8 Braggdiffraksjon med elektroner [Thomson, 1927]

9 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk9 Dobbeltspalteeksperimentet

10 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk10 Dobbeltspalteeksperimentet C 60 molekyler (Buckyballs) [Arndt et al.,1999] Har også lykkes med C 60 F 48 (fluorfulleren) Hva kan gjøres i fremtiden? Proteiner? Virus?

11 / Are Raklev / 30.01.11FYS2140 - Kvantefysikk11 Oppsummering ● De Broglies hypotese (1923): materie har også bølgenatur med λ = h/p og ν = E/h. ● Ofte praktisk med omskrivning til bølgetallet k = 2π/λ og vinkelfrekvensen ω = 2π ν. Dette gir p = ħ k og E = ħ ω. ● Første eksperimentelle bekreftelse i elektron mot krystallgitter eksperimenter. ● Dobbeltspalteeksperimentet er en elegant demonstrasjon av partiklers bølgenatur og sannsynlighetstolkningen av materiebølger.