V prvých siedmych kapitolách tohto kurzu fyziky sme sa stretli s objasňovaním fyzikálnych zákonitostí na báze zákonov klasickej mechaniky, tiež nazývanej newtonovskej fyziky. V ďalších kapitolách, pojednávajúcich o elektromagnetických javoch bolo možné vysvetliť javy na základe Maxwellovej teórie. V tejto kapitole sa oboznámime s dôvodmi, ktoré viedli k vzniku kvantovej fyziky, so základnými pojmami kvantovej fyziky a nazrieme do základných zákonitostí kvantovej fyziky. Ukážeme si, že na začiatku 20. storočia bolo pozorovaných množstvo experimentov, v tom čase „nevysvetliteľných“ z hľadiska známych zákonov a teórií klasickej fyziky. Snaha vysvetliť tieto experimenty si vynútila aj iný pohľad na svet. O základných experimentoch, ktoré viedli k vzniku novej teórie, pojednáva prvá podkapitola. V mikrosvete atómov a molekúl sa stretávame s pojmami energia fotónu, hybnosť, resp. vlnová dĺžka fotónu, s vyžarovaním energie atómmi len po určitých diskrétnych kvantách. So zákonitosťami stavby atómov sa budeme zaoberať v druhej podkapitole.

 

Zo skúseností vieme, že v bežnej praxi nie sú pojmy častice a vlny záhadné, či nejednoznačné. V makrosvete, sa stretávame s pojmami častice, pre opis ktorých platia zákony klasickej mechaniky. Mechanika častíc a vlnová optika boli tradične nezávislé disciplíny, každá so svojim vlastným sledom experimentov. V tretej podkapitole si ukážeme, že fyzikálna realita, ktorú vnímame, vzniká z prejavov mikrosveta, v ktorom neexistujú ani častice ani vlny v bežnom slova zmysle. Časticu za istých okolností možno skúmať ako hmotný objekt, v iných prípadoch ako De Broglieho vlnu s určitou pravdepodobnosťou výskytu. Vo štvrtej podkapitole venujeme pozornosť základnej rovnici popisujúcej kvantovomechanický systém, t.j. Schrödingerovej rovnici, jej fyzikálnemu významu a vybraným aplikáciám. S tým súvisí i zavedenie použitia operátorov fyzikálnych veličín v kvantovej fyzike.

Potrebné vedomosti

Na zvládnutie tejto kapitoly je potrebné dobre vedieť pracovať s vektormi, ovládať základné pojmy, veličiny a vzťahy z mechaniky hmotného bodu i telesa, ako sú napríklad: moment hybnosti, podmienky rovnováhy, zákon zachovania hybnosti, zákon zachovania momentu hybnosti a energie systému. Tieto poznatky vedieť vhodne aplikovať v operátorovom počte a v kvantovej fyzike. Taktiež sú žiadúce základné poznatky o elektrostatickom a magnetostatickom poli. Na osvojenie si poslednej podkapitoly je nevyhnutné poznať spôsob riešenia vybraných diferenciálnych rovníc.

Kľúčové slová

Žiarenie telies, absolútne čierne teleso, Planckov zákon vyžarovania, fotón, absorpčné a emisné spektrá atómov a molekúl, rovnica fotoefektu, Comptonov rozptyl, atóm vodíka, orbitálny, magnetický a spinový moment elektrónu a atómu, kvantové čísla, Pauliho vylučovací princíp, vlnovo-korpuskulárny dualizmus, de Broglieho vlna, hustota pravdepodobnosti výskytu, operátor celkovej energie, operátor hybnosti, vlastné funkcie a vlastné hodnoty, Heisenbergov princíp neurčitosti, časová Schrödingerova rovnica, stacionárna Schrödingerova rovnica, častica v potenciálovej jame, tunelový jav.

 

13.2.1.2    Vedľajšie kvantové číslo l  - orbitálny moment hybnosti elektrónu L
13.2.1.3    Magnetické kvantové číslo m_l  - priestorové kvantovanie orbitálneho momentu hybnosti elektrónu L