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alevel物理——什么是量子物理?

2023-04-25    浏览:39     来源:新航道官网
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  物质是由什么构成的? 现在我们知道所有的物质都是由电子和夸克构成的,它们都是基本粒子。所谓的基本粒子是指它们不能由更小的粒子构成。正是这些基本粒子组成了原子,比如氢和氧,以及分子,比如H2O。

  原子:由电子和原子核构成。原子核由质子和中子组成,而这两者又分别由夸克组

  原子和分子是构成这个世界的乐高积木。为了理解这个微观世界是如何运作的,科学家就需要运用量子理论。

  这个理论有许多非常诡异的预言 (比如粒子可以同时处于两个不同的地方),但它同时是物理学中最经得起考验的理论之一。

  它是支撑我们身边见到的科技的基础,包括你现在正在使用的手机中的芯片,也是智能手机之所以智能的原因。

  它很奇怪,但它是对的,而且非常重要

  等等,说了半天,“量子”究竟是什么意思?

  你拿着一罐花生酱走到厨房中,你可以决定把它放到操作台面,或着台面上架子的某层。但你不能把花生酱放在架子的层与层之间。在物理学上,厨房的架子的层就是所谓的“量子化”。意味着它们是有级别的。

  氢原子中,电子可以在不同能级中跃迁

  在量子世界,所有的东西划分成不同的级别。举个例子,原子中的一个电子可以处于其中众多“能级”中的一个,能级就像厨房中的架子上的不同层。在量子世界中,只要用正好的能量将电子踢一下,它就会立马从一个能级跳到另一个能级。这叫做量子跃迁。

  举一个你或许更熟悉的例子,如果你现在驾驶的是一辆量子车,你可以以5公里/小时,10公里/小时,30公里/小时的速度驾驶,但不会在它们之间。也就是说当你换档的时候,车子的速度会立马从5公里/小时跳到20公里/小时。这个改变是瞬时的,所以你甚至不会感受到加速。这又是另一个量子跃迁。

  经常听到经典力学和量子力学,它们的区别是?

  微观世界所服从的一套规则跟我们习惯的“经典”世界非常不同。物理学家所谓的“经的相对于“常识”,也就是某些东西的行为方式跟你日常经验中所预期的一样。

  红色区域代表量子谐振子的概率密度,蓝色曲线则表示经典概率分布。在这个情况中量子数n = 0.

  一个台球就是一个“经典物体” (它在桌子上会直线的滚动),但是一个单独的原子则服从量子规则 (很容易在绿色的桌面随时消失)。

  4量子数n=50。随着量子数的增加,量子效应逐渐消失,越来越向经典靠近

  当有足够多的原子结合在一起,奇怪的量子效应就会逐渐消失,它的行为又变得经典这就是玻尔的“对应原理”.

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