เรื่อง กลศาสตร์ควอนตัม
เนื่องจากทฤษฎีอะตอมของโบร์ ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของอะตอมได้ทุกธาตุ , โดยอธิบายได้ดีเฉพาะธาตุไฮโดรเจน หรือธาตุเล็ก ๆ เช่น He , Li , ซึ่งถูกอิออนไนซ์จนเหลืออิเล็กตรอนตัวเดียว เมื่อเดอบรอยล์ เสนอสมมติฐานว่า อนุภาคสามารถแสดงสมบัติเป็นคลื่น และทดลองได้ด้วยว่าอิเล็กตรอนสามารถเลี้ยวเบนได้จริง
นักฟิสิกส์หลายคนจึงพยายยามสร้างทฤษฎีขึ้นมาเรียกว่า กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ซึ่งเป็นหัวใจของฟิสิกส์สมัยใหม่ (Modern Physics) นักฟิสิกส์ในกลศาสตร์ที่สำคัญคือ โชรดิงเจอร์ (Schro”dinger และ Heisenberg)
ภาพแสดงกลุ่มหมอกของการพบอิเล็กตรอน
โดยโชรดิงเจอร์ ได้วิเคราะห์ตามรากฐานของคลื่นสสารของเดอ บรอยล์ ว่า ถ้าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาค แต่ประพฤติตัวแบบคลื่นได้ ก็ควรจะมีสมการการเคลื่อนที่เช่นเดียวกับคลื่น เขาจึงสร้างสมการของอะตอมทุกธาตุในลักษณะของสมการคลื่น จากการสร้างสมการคลื่นของอิเล็กตรอนขึ้นมา ปรากฏว่าอธิบายทุกธาตุได้ดี เช่นกรณีธาตุไฮโดรเจน 1) แสดงให้เห็นการขาดห้วงของพลังงาน 2) โมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอน ตรงกับทฤษฎีอะตอมของโบร์
ในกรณีอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว…
กลศาสตร์ควอนตัม บอกถึงระดับพลังงานในชั้นต่าง ๆ ได้หมดอย่างชัดเจน และไม่ขัดแย้งกับวิชาเคมี
ชเรอดิงเงอร์ (Schrodinger) สร้างสมการคลื่นของอิเล็กตรอนขึ้น โดยแทนอิเล็กตรอนด้วยกลุ่มคลื่น (wave packet) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วกลุ่ม (group velocity) ที่เท่ากับความเร็วอนุภาค
หลักความไม่แน่นอนและโอกาสที่จะเป็นไปได้
วิชากลศาสตร์ควอนตัมมีพื้นฐานมาจากความเป็นทวิภาพของคลื่นและอนุภาค คือ คลื่นอาจแสดงสมบัติเสมือนเป็นอนุภาค และอนุภาคอาจแสดงสมบัติเสมือนเป็นคลื่นได้เช่นกัน
l=?
กลุ่มคลื่นที่ใช้แทนอนุภาค กลุ่มคลื่นแคบ บอก DX ได้ง่าย แต่บอก l ได้ยาก
l
DX
DX น้อย, Dp มาก
กลุ่มคลื่นกว้าง บอกตำแหน่งของอนุภาค DX ได้ยาก แต่บอกความยาวคลื่น l ได้ถูกต้องง่าย
ไฮเซนเบิร์ก (Werner K. Heisenberg) ได้ตั้งหลักการอย่างหนึ่งว่า เราไม่สามารถรู้ตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคในเวลาเดียวกันได้อย่างแม่นยำ หลักการนี้เรียกว่า หลักความไม่แน่นอน (uncertainty principle) จากหลักการนี้สรุปเป็นสูตรได้
โดย เป็นความไม่แน่นอนทางตำแหน่ง
เป็นความไม่แน่นอนทางโมเมนตัม
ตัวอย่าง จงหาความไม่แน่นอนที่ต่ำสุดของระดับพลังงานในชั้นหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจน ถ้าอิเล็กตรอนอยู่ในชั้นนั้นเป็นเวลา 10-8 / 4p วินาที ก่อนที่จะเปลี่ยนไปชั้นอื่น
วิธีทำ จาก (DX)(DPx)≈ h
DX(mDVx) ≈Һ
DVx= h / mDVx
= 6.63 x 10-34
0.001 x 10-3 x 0.01 x 10-3
= 6.63 x 10-23 เมตรต่อวินาที
กรณีอิเลกตรอน m = 9.1 x 10-34
DVx = 6.63 x 10-34
9.1 x 10-31 x 0.01 x 10-3
ผู้จัดทำ
นายปราโมทย์ สังกรณี เลขที่15
นายณัฐชัย สำลีอ่อน เลขที่ 14
นางสาวนิพาดา กรุ่นสูงเนิน เลขที่ 3
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น