Kvantové - Quantum - Wikipedia

Pro další použití viz Kvantové (disambiguation).

v fyzika, a kvantová (množný kvantum) je minimální částka jakékoli fyzické entity (fyzické vlastnosti ) zapojený do interakce. Základní představa, že fyzickou vlastnost lze „kvantovat“, se označuje jako „hypotéza o“ kvantování ".[1] To znamená, že velikost fyzické vlastnosti může nabrat pouze oddělený hodnoty skládající se z celočíselných násobků jednoho kvanta.

Například a foton je jediné kvantum světlo (nebo jiné formy elektromagnetická radiace ). Podobně energie z elektron svázaný uvnitř atom je kvantován a může existovat pouze v určitých diskrétních hodnotách. (Atomy a hmota jsou obecně stabilní, protože elektrony mohou existovat pouze na diskrétních úrovních energie v atomu.) Kvantování je jedním ze základů mnohem širší fyziky kvantová mechanika. Kvantování energie a její vliv na interakci energie a hmoty (kvantová elektrodynamika ) je součástí základního rámce pro porozumění a popis přírody.

Etymologie a objev

Slovo kvantová je kastrát singulární čísla latinský tázací adjektivum quantus, což znamená „kolik“. „Quanta“, střední k množné číslo, zkratka pro „kvantum elektřiny“ (elektrony), bylo použito v článku z roku 1902 o fotoelektrický efekt podle Philipp Lenard, který připsal Hermann von Helmholtz za použití slova v oblasti elektřiny. Nicméně slovo kvantová obecně byl dobře známý před rokem 1900.[2] To bylo často používáno lékaři, například v termínu quantum satis. Helmholtz i Julius von Mayer byli lékaři i fyzici. Použit Helmholtz kvantová s odkazem na teplo ve svém článku[3] o Mayerově práci a slovu kvantová lze nalézt ve formulaci první zákon termodynamiky Mayer ve svém dopise[4] ze dne 24. července 1841.

V roce 1901 Max Planck použitý kvantum znamenat „kvantum hmoty a elektřiny“,[5] plyn a teplo.[6] V roce 1905, v reakci na Planckovu práci a experimentální práci Lenarda (který vysvětlil své výsledky použitím termínu množství elektřiny), Albert Einstein navrhl to záření existoval v prostorově lokalizovaných paketech, které nazýval "kvantá světla" („Lichtquanta“).[7]

Koncept kvantizace záření objevil v roce 1900 Max Planck, kteří se pokoušeli porozumět emisi záření z ohřívaných předmětů, známých jako záření černého tělesa. Za předpokladu, že energii lze absorbovat nebo uvolnit pouze v maličkých, diferenciálních, diskrétních paketech (které nazval „svazky“ nebo „energetické prvky“),[8] Planck odpovídal za to, že některé objekty při zahřívání mění barvu.[9] 14. prosince 1900 ohlásil Planck svůj zjištění do Německá fyzikální společnost, a poprvé představil myšlenku kvantování jako součást svého výzkumu záření černého těla.[10] Na základě svých experimentů odvodil Planck číselnou hodnotu h, známý jako Planckova konstanta a vykázal přesnější hodnoty pro jednotku elektrická nabíječka a Avogadro – Loschmidt číslo, počet skutečných molekul v a krtek Německé fyzikální společnosti. Poté, co byla jeho teorie ověřena, získal Planck za svůj objev v roce 1918 Nobelovu cenu za fyziku.

Kvantování

Zatímco kvantizace byla poprvé objevena v elektromagnetickém záření, popisuje základní aspekt energie, který se neomezuje pouze na fotony.[11]Ve snaze uvést teorii do souladu s experimentem Max Planck předpokládal, že elektromagnetická energie je absorbována nebo emitována v diskrétních paketech nebo kvantách.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ Wiener, N. (1966). Diferenciální prostor, kvantové systémy a predikce. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology Press
  2. ^ E. Cobham Brewer 1810–1897. Slovník fráze a bajky. 1898.
  3. ^ E. Helmholtz, priorita Roberta Mayera Archivováno 29. 09. 2015 na Wayback Machine (v němčině)
  4. ^ Herrmann, Armin (1991). „Heimatseite von Robert J. Mayer“ (v němčině). Weltreich der Physik, GNT-Verlag. Archivovány od originálu dne 02.02.1998.CS1 maint: BOT: stav původní adresy URL neznámý (odkaz)
  5. ^ Planck, M. (1901). „Ueber die Elementarquanta der Materie und der Elektricität“ (PDF). Annalen der Physik (v němčině). 309 (3): 564–566. Bibcode:1901AnP ... 309..564P. doi:10.1002 / a 19013090311.
  6. ^ Planck, Max (1883). „Ueber das thermodynamische Gleichgewicht von Gasgemengen“. Annalen der Physik (v němčině). 255 (6): 358–378. Bibcode:1883AnP ... 255..358P. doi:10.1002 / andp.18832550612.
  7. ^ Einstein, A. (1905). „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“ (PDF). Annalen der Physik (v němčině). 17 (6): 132–148. Bibcode:1905AnP ... 322..132E. doi:10,1002 / a 19053220607.. Částečné anglický překlad je k dispozici od Wikisource.
  8. ^ Max Planck (1901). „Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum (O zákonu distribuce energie v normálním spektru)“. Annalen der Physik. 309 (3): 553. Bibcode:1901AnP ... 309..553P. doi:10.1002 / a 19013090310. Archivovány od originál dne 18. dubna 2008.
  9. ^ Brown, T., LeMay, H., Bursten, B. (2008). Chemistry: The Central Science Upper Saddle River, NJ: Pearson Education ISBN  0-13-600617-5
  10. ^ Klein, Martin J. (1961). „Max Planck a počátky kvantové teorie“. Archiv pro historii přesných věd. 1 (5): 459–479. doi:10.1007 / BF00327765.
  11. ^ Melville, K. (2005, 11. února). Prokázané kvantové efekty v reálném světě
  12. ^ Modern Applied Physics-Tippens třetí vydání; McGraw-Hill.

Další čtení

  • B. Hoffmann, Podivný příběh kvanta, Pelican 1963.
  • Lucretius, O povaze vesmíru, transl. z latiny od RE. Latham, Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951.
  • J. Mehra a H. Rechenberg, Historický vývoj kvantové teorie, Sv. 1, část 1, Springer-Verlag New York Inc., New York 1982.
  • M. Planck, Přehled fyzikální teorie, transl. R. Jones a D.H. Williams, Methuen & Co., Ltd., Londýn 1925 (vydání Dover 1960 a 1993), včetně přednášky Nobelovy ceny.
  • Rodney, Brooks (2011) Fields of Color: The theory that unikl Einstein. Tisk a zpracování obrazu Allegra.