Skip to main content
Global

7: Quantum Mechanics

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175719

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Quantum mechanics ni mfumo wenye nguvu wa kuelewa mwendo na mwingiliano wa chembe katika mizani ndogo, kama vile atomi na molekuli. Mawazo nyuma ya mechanics quantum mara nyingi huonekana ajabu kabisa. Kwa njia nyingi, uzoefu wetu wa kila siku na ulimwengu wa kimwili wa macroscopic haukutayarisha ulimwengu wa microscopic wa mechanics ya quantum. Madhumuni ya sura hii ni kukuelezea ulimwengu huu wa kusisimua.

    • 7.1: Prelude kwa Quantum Mechanics
      Programu ya kompyuta ya quantum ni “ubongo” wa kompyuta ya quantum ambayo inafanya kazi kwa joto la karibu kabisa. Tofauti na kompyuta ya digital, ambayo inajumuisha habari katika tarakimu za binary (majimbo ya uhakika ya sifuri au moja), kompyuta ya quantum incodes habari katika bits quantum au qubits (majimbo mchanganyiko wa sifuri na moja). Kompyuta za quantum zinajadiliwa katika sehemu ya kwanza ya sura hii.
    • 7.2: Kazi za wimbi
      Katika mechanics quantum, hali ya mfumo wa kimwili inawakilishwa na kazi ya wimbi. Katika tafsiri ya Born, mraba wa kazi ya wimbi la chembe inawakilisha uwezekano wiani wa kutafuta chembe karibu na eneo fulani angani. Kazi za wimbi lazima kwanza ziwe kawaida kabla ya kuitumia kufanya utabiri. Thamani ya matarajio ni thamani ya wastani ya kiasi kinachohitaji kazi ya wimbi na ushirikiano.
    • 7.3: Kanuni ya kutokuwa na uhakika wa Heisenberg
      Kanuni ya kutokuwa na uhakika wa Heisenberg inasema kwamba haiwezekani kupima vipengele vya x vya msimamo na kasi ya chembe yenye usahihi wa juu. Bidhaa ya uhakika wa majaribio daima ni kubwa kuliko au sawa na\(\frac{\hbar}{2}\). Kanuni ya kutokuwa na uhakika wa wakati wa nishati inaonyesha uchunguzi wa majaribio kuwa hali ya quantum iliyopo kwa muda mfupi tu haiwezi kuwa na nishati ya uhakika.
    • 7.4: Mlinganyo wa Schrdinger
      SchrDinger equation ni equation ya msingi ya mechanics wimbi quantum. Inatuwezesha kufanya utabiri kuhusu kazi za wimbi. Wakati chembe inakwenda katika uwezo wa kujitegemea wakati, suluhisho la equation ya SchrDinger inayotegemea wakati ni bidhaa ya kazi ya wimbi la kujitegemea wakati na sababu ya muda. Equation Schrdinger inaweza kutumika kwa hali nyingi za kimwili.
    • 7.5: Chembe ya Quantum katika Sanduku
      Katika sehemu hii, tunatumia equation ya SchrDinger kwa chembe iliyofungwa kwenye sanduku moja-dimensional. Kesi hii maalum hutoa masomo ya kuelewa mechanics ya quantum katika mifumo ngumu zaidi. Nishati ya chembe hupimwa kama matokeo ya hali ya wimbi lililosimama ndani ya sanduku.
    • 7.6: Oscillator ya Quantum Harmonic
      Oscillator ya harmonic ya quantum ni mfano uliojengwa kwa kufanana na mfano wa oscillator ya harmonic ya classical. Ni mfano wa tabia ya mifumo mingi ya kimwili, kama vile vibrations Masi au pakiti wimbi katika optics quantum. Nguvu za kuruhusiwa za oscillator ya quantum ni za kipekee na sawasawa zimewekwa. Nafasi ya nishati ni sawa na quantum ya nishati ya Planck. Nishati ya hali ya ardhi ni kubwa kuliko sifuri. Hii inamaanisha kwamba, tofauti na oscillator ya classical, oscillator ya quantum haipumzika kamwe.
    • 7.7: Upepo wa Quantum wa Chembe kupitia Vikwazo vya Uwezo
      Chembe ya quantum ambayo ni tukio juu ya kizuizi cha uwezo wa upana na urefu wa mwisho inaweza kuvuka kizuizi na kuonekana upande wake mwingine. Jambo hili linaitwa 'tunneling quantum. ' Haina analog ya classical. Uwezekano wa tunneling ni uwiano wa amplitudes za mraba wa wimbi lililopita kizuizi kwa wimbi la tukio.
    • 7.A: Quantum Mekaniki (Majibu)
    • 7.E: Quantum Mechanics (Mazoezi)
    • 7.S: Quantum Mechanics (muhtasari)

    Thumbnail: Schrödinger alichukua maana ya ajabu ya jaribio hili la mawazo (paka wakati huo huo amekufa na hai) kama hoja dhidi ya tafsiri ya Copenhagen. Hata hivyo, tafsiri hii inabakia mtazamo wa kawaida unaofundishwa wa mechanics ya quantum.