Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
!! 17.06.2018 (Jel.) Khanova škola zve nadšence ke spolupráci na překladech návodů pro učitele a rodiče.
! 04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
17.01.2016 (Jel.) Rok 2016 s novými a novějšími krystaly od kolegy Pavla!
17.01.2016 (Jel.) Nabídka knih z oborů matematiky, fyziky, chemie
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 17. 06. 2020 07:18

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Kvanta

Měl bych jednu otázku ohledně kvantové mechaniky.


Jediné, co o ní vím je, že pojenává o tom, že energie narůstá po určitých množstvích, zvaných kvanta.


Otázku bych měl, jestli a jak by tahle kvanta byla nějak srovnatelná s elektronama, kvarkama, gravitonama, nutrinama, mionama, bosonama  atd. a hlavně pak s fotonama a elektromagnetickým zářením?

Offline

 

#2 20. 06. 2020 13:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 3006
Reputace:   84 
 

Re: Kvanta

Zvedavec 4 napsal(a):

Jediné, co o ní vím je, že pojenává o tom, že energie narůstá po určitých množstvích, zvaných kvanta.

Tak to toho moc nevíš...to skoro nemá smysl na to odpovídat.

Ale ano, jedna z předpovědí kvantovém mechaniky  je, že energie vázané částice může nabývat jen diskrétních hodnot. A ano, při přechodu částice z jednoho takového stavu do druhého dochází k pohlcování či vyzařování fotonů o odpovídající energii.

Ale jinak spolu kvantování veličin a elementární částice zase až tolik nesouvisejí....

Offline

 

#3 20. 06. 2020 14:54

edison
Příspěvky: 2055
Reputace:   40 
 

Re: Kvanta

Zas tak bych tuhle otázku nezavrhoval. Jen bych z ní vyhodil vše kromě fotonů a gravitonů. A přidat lze ještě fonony.

Jde prostě o to, že se zjistilo, že energie vlnění (elektromagnetického, mechanického, asi gravitačního a možná i nějakých dalších, či všech vlnění, která nesou energii), se nepředává plynule, ale po jakýchsi kouskách. Velikost těch "kousků" pak závisí na frekvenci vln. Jenže když se tento problém důkladně promyslí, vyroste z něj základ kvantové mechaniky, se všemi základními záludnostmi.

Za domácí úkol máš nastudovat vlnočásticovou dualitu:-)

Offline

 

#4 21. 06. 2020 14:30

edison
Příspěvky: 2055
Reputace:   40 
 

Re: Kvanta

Ještě doporučená literatura: Feynman: Neobyčejná teorie světla a látky
Mají na uloz.to

Offline

 

#5 27. 06. 2020 22:02 — Editoval Zvedavec 4 (28. 06. 2020 02:13)

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Re: Kvanta

Protože dlouho nikdo neodpovídal, našel jsem tohle až tedˇ.

MichalAld napsal(a):

Ale ano, jedna z předpovědí kvantovém mechaniky  je, že energie vázané částice může nabývat jen diskrétních hodnot. A ano, při přechodu částice z jednoho takového stavu do druhého dochází k pohlcování či vyzařování fotonů o odpovídající energii.

Ale jinak spolu kvantování veličin a elementární částice zase až tolik nesouvisejí....

Tohle dává trochu jiný, jasnější, smysl, než jsem si to představoval. Skoro se to ale zdá coby základní logika, že když částice přejde mezi dvěma stavy, tak získaná anebo vydaná energie bude po nějakých určitých kvantech, jinak by těch rozličných sfér muselo být nekonečné množství. Jestli tedy, o čem tady mluvíš, je nějak srovnatelné s těma známýma valenčníma sférama oběhů elektronů, jinak by musel být v jejich obězích nejspíš "zmatek", protože by mohly být kdekoliv.

Tedy změna určité, jak jí jmenuješ, diskrétní hodnoty na druhou stranu bude snad závislá na tom, jestli je pozorovatelná. Tedy by její případná změna mimo schopnost fyziky ji změřit nebyla vůbec zaregistrovaná. V tom smyslu. Z hlediska normálního chodu věcí. Tedy jestli přesně změřená velikost změny určitého kvanta není nějak závislá na schopnosti ji změřit anebo spočítat? Anebo jak se na tohle přišlo?

A asi to nebude tak, že 1 foton = 1 kvantum?

edison napsal(a):

Jde prostě o to, že se zjistilo, že energie vlnění (elektromagnetického, mechanického, asi gravitačního a možná i nějakých dalších, či všech vlnění, která nesou energii), se nepředává plynule, ale po jakýchsi kouskách. Velikost těch "kousků" pak závisí na frekvenci vln. Jenže když se tento problém důkladně promyslí, vyroste z něj základ kvantové mechaniky, se všemi základními záludnostmi.

Myslel bych si, že alespoň frekvence by se dala měnit plynule, tedy po nekonečně malých stupních, takže z toho hlediska by i ta kvanta narůstala nějak stejně. Co by jinak mohlo bránit frekvenci aby se mohla měnit plynule? Aspoň tak bych to chápal, že když budu plynule zvětšovat rychlost otáčení generátoru, frekvence bude narůstat úměrně.




Tahle kvantová mechanika je uršitě hrozně zajímavá, ale nechci ji prozkoumávat jako STR, a proto mne zajímá jenom to nejzákladnější.

Takže by mně třeba zajímalo, jestli by se dalo říct, žeby její koncept byl jenom nějak rozšířeným konceptem energie, tedy jenom víc propracovaný, anebo je to nějaký podstatně jiný a vyšší koncept? V tomhle smyslu.

Taky jsem párkrát narazil na zmínku, že kvantová mechanika soutěžila s TR, protože se objevily současně, tedy snažily se vyřešit stejné otázky, jenom jiným způsobem. Takže bych si myslel, že by měly být nějak srovnatelné.

Celkem mi je jasné, například, vysvětlení pomocí STR toho, jak se může pro pozorovatele v pohybu proměnit elektrické pole na magnetické, a to právě tím pohybem vůči němu a kvůli neměnné rychlosti "c".

Na to, jak by se to dalo vysvětlit, jen tak hodně zhruba, pomocí kvantové mechaniky jsem nikde nenarazil, tedy asi otázka by mohla být, jak by třeba tohle k.m. vysvětlovala? Abych si je mohl nějak porovnat na konkrétních příkladech.

Offline

 

#6 28. 06. 2020 02:01 — Editoval Zvedavec 4 (28. 06. 2020 02:05)

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Re: Kvanta

edison napsal(a):

Zas tak bych tuhle otázku nezavrhoval. Jen bych z ní vyhodil vše kromě fotonů a gravitonů. A přidat lze ještě fonony.

Jde prostě o to, že se zjistilo, že energie vlnění (elektromagnetického, mechanického, asi gravitačního a možná i nějakých dalších, či všech vlnění, která nesou energii), se nepředává plynule, ale po jakýchsi kouskách. Velikost těch "kousků" pak závisí na frekvenci vln. Jenže když se tento problém důkladně promyslí, vyroste z něj základ kvantové mechaniky, se všemi základními záludnostmi.

Spíš co říkáš je, že bez ohledu na způsob průběhu nárůstu frekvence, čím vyšší frekvence, tím nejspíš menší, než větší, kvanta její změny.

Ale protože čím větší frekvence tím větší energie tak by se i frekvence sama měla měnit po nějakých jejích kvantech, jinak by to odporovalo teorii k.m.?

Nevím, jak důležitý je ten výraz "....se nepředává....", jestli tedy taky znamená "narůstá". Protože to beru, že co tahle teorie tvrdí je jednoduše to, že když zapnu ústřední topení, jeho teplota se bude zvyšovat po kvantech.

Offline

 

#7 28. 06. 2020 10:48 — Editoval edison (28. 06. 2020 11:05)

edison
Příspěvky: 2055
Reputace:   40 
 

Re: Kvanta

Prostě máme zdroj, který generuje vlny. A to generování probíhá po kvantech. A velikost kvant je daná frekvencí. Například u elektromagnetických vln je E = hf, kde h je Planckova konstanta a f libovolná frekvence.

Takže máme vlnu a ta má energii E = nhf, kde n je počet fotonů.

A stejně to probíhá při příjmu. Nelze sežrat libovolnou část energie vlny, jen celistvý násobek hf.

O změně frekvence neříkám nic a doporučoval bych ji sem zatím neplést. Prostě může být libovolná a to je vše. Běžné zdroje mají buď frekvenci pevně danou (např. energie přechodu v atomu, nebo frekvence oscilátoru v telefonu), nebo generují spojité spektrum (např. žhavé těleso, nebo brzdné záření).

Offline

 

#8 28. 06. 2020 10:56

edison
Příspěvky: 2055
Reputace:   40 
 

Re: Kvanta

Zvedavec 4 napsal(a):

Protože to beru, že co tahle teorie tvrdí je jednoduše to, že když zapnu ústřední topení, jeho teplota se bude zvyšovat po kvantech.

Ano. Teplá voda předává energii radiátoru po kvantech mechanické energie, zvaných fonony.

Ale velmi doporučuji se napřed zabývat fotony, u nich odpadá dost komplikací z termodynamiky:-)

Offline

 

#9 09. 07. 2020 20:23 — Editoval Zvedavec 4 (09. 07. 2020 21:18)

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Re: Kvanta

Takže to vypadá, jak jsem si myslel, že 1 kvantum = 1 foton, co se elektro-magnetického záření/pole týče. A možná, že 1 graviton = 1 kvantum pole gravitačního?


Normální názor na podstatu napětí je, že se jedná o sílu.


Definice kdysi tady z fora, jestli si to dobře pamatuju, ale upřesňuje, že napětí je potenciální energie, která je určená coby:

"Napětí/potenciální energie mezi dvěma body elektrického pole se číselně rovná práci, které by bylo zapotřebí k přemístění jednotkového elektrického náboje = elektronu, mezi těmi dvěma body". To je napětí, coby potenciální energie.


Vypadá to, že přesně to samé by mohlo platit o "jednotkové hmotnosti", třeba taky elektronu, v poli gravitačním.


Vztahovalo by se/platilo by něco takového taky ve vztahu k těm řečeným "valenčním sférám"?


Tedy (bych si představoval s tím prazákladem, co si o tom pamatuju ze školy), žeby tím, že elektron změní valenční sféru svého oběhu, ztratí/získá energii, tedy foton, a tím se změní jeho potenciální energie vůči jádru? Jestli to není úplná blbost, tolik toho zas nevím!


Anebo o přesně jaké energii se mluví v kvantové fyzice?


Je mi jasný, že energie je jenom jedna a její, mě známá, jasná definice je, že "....je to schopnost systému vykonávat práci…."!


Ale třeba, když energie narůstá po kvantech, zní to jako, že se jedná o energii kinetickou, ale je to taky změna energie potenciální, která je ta, co se po těch kvantech mění a jenom tím se může zvyšovat energie pohybová, tedy proud.


Neilíp se to asi dá představit pomocí toho, že se po kvatech zvyšuje teplota asi kvůli přeskokům elektronu ve vlákně odporu mezi těma valencema, kdy ty elektrony získávají fotony (od někud) a tím se jejich (zřejmě) potenciální (?) energie po těch kvantech zvětšuje atd., atd., protože to jsou snad právě ty fotony, co jsou nositely jak světla tak i tepelné energie?

Offline

 

#10 09. 07. 2020 20:28

Zvedavec 4
Příspěvky: 237
Reputace:   -1 
 

Re: Kvanta

↑ edison:

Ano, jenom o ty mi jde, protože mám celkem dobrý (intuitivní) tušení, o čem jsou.

Offline

 

#11 10. 07. 2020 15:32

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 3006
Reputace:   84 
 

Re: Kvanta

Zvedavec 4 napsal(a):

Je mi jasný, že energie je jenom jedna a její, mě známá, jasná definice je, že "....je to schopnost systému vykonávat práci…."!

To je stará a nepřesná definice...a energie není jen jedna, v principu jich může být kolik chce...ale hlavně, energie není nic, co by se dalo vzít do ruky ... energie je jen matematicky definované číslo ... jehož hodnota se zachovává v důsledku invariance fyzikálních zákonů v čase.

Kolik bude přírodních zákonů, tolik může být i definic energie...

Energii nelze vlastně ani měřit, musíme ji vypočítat .... i když gravitace je v tomto směru trochu výjimkou ...

Offline

 

#12 21. 07. 2020 16:33 — Editoval edison (21. 07. 2020 16:35)

edison
Příspěvky: 2055
Reputace:   40 
 

Re: Kvanta

Zvedavec 4 napsal(a):

Takže to vypadá, jak jsem si myslel, že 1 kvantum = 1 foton, co se elektro-magnetického záření/pole týče. A možná, že 1 graviton = 1 kvantum pole gravitačního?

Ano. Jen je dobré nezapomenout, že to kvantum může mít libovolnou hodnotu. Aneb nic nebrání existenci fotonu s energií odpovídající padajícímu květináči a opačný směr úvah nechť směřuje k fotonům 50 Hz vyzařovaných z elektrického vedení, nebo fotonům vyzařovaným magnetem, se kterým zamávám rychlostí 3 Hz nad hlavou. A nezapomenout, že zeměkoule se svou neshodou magnetické a rotační osy samozřejmě emituje fotony s frekvencí 1/86400 Hz. Prostě E=hf.


Normální názor na podstatu napětí je, že se jedná o sílu.

Třeba mechanické napětí je síla přepočtená na jednotkový průřez, tam by to šlo. Ale protože řeč je o fotonech, tak bych slovo "normálně" nepoužíval. Sice dětem s oblibou říkám, že "Napětí je něco jako síla, která uvádí do pohybu proud", ale to "něco jako" je velmi důležité.

-------------------------
Dál k tý tepelný energii: Teplo je náhodný mechanický pohyb a ano, zprostředkovatelem mechanického pohybu je elektromagnetické pole mezi atomy, tedy můžeme tvrdit, že po sobě atomy házejí fotonama. A toto tvrzení bylo vlastně úplně na začátku úvah o fotonech, protože bez jejich zavedení se nedařilo najít vzorec pro záření žhavých těles.

Ale dál bych doporučoval na teplo kašlat, protože v něm už žádné zajímavé kvantové jevy nenajdeš. Daleko zajímavější jsou úvahy na úrovni jednotlivých částic/atomů a ty vedou k principu neurčitosti a ten pak do dosti bizarních zákoutí fyziky, jako nelokálnost, vlnočásticová dualita, ...

Offline

 

#13 22. 07. 2020 00:34

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 3006
Reputace:   84 
 

Re: Kvanta

edison napsal(a):

Ale dál bych doporučoval na teplo kašlat, protože v něm už žádné zajímavé kvantové jevy nenajdeš.

Možná, že spektrum záření černého tělesa při dané teplotě (= spektrum záření jež je v tepelné rovnováze s okolím) je celkem zajímavým kvantovým jevem...

Offline

 

#14 22. 07. 2020 00:38

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 3006
Reputace:   84 
 

Re: Kvanta

Pokud jde o různé druhy fotonů ... mohou mít také neurčitou hodnotu energie. Né všechno el. mag. záření musí být nutně sinusové...

Fotony jsou velmi ošidné částice (ovšem úplně stejně ošidné jsou i všechny ostatní částice) ... pokud si je představujeme jako kuličky (či body) letící prostorem, brzo zjistíme, že to takto nefunguje...

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson