8.04 Kuantum Fiziği Ders V ( ) 2. = dk φ k

Benzer belgeler
8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 1 Salı, Mart 14, :00-12:30

ψ( x)e ikx dx, φ( k)e ikx dx ψ( x) = 1 2π θ açısında, dθ ince halka genişliğinin katı açısı: A. Fiziksel sabitler ve dönüşüm çarpanları

8.04 Kuantum Fiziği Ders XII

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

8.04 Kuantum Fiziği DersXIX

A. Seçilmiş bağıntılar Zamana bağlı Schrödinger denklemi: Zamandan bağımsız Schrödinger denklemi: Hamilton işlemcisinin konum temsili

Tek Boyutlu Potansiyeller: Potansiyel eşiği

8.04 Kuantum Fiziği Ders VI

MASSACHUSETTS TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Fizik Bölümü Fizik 8.04 Bahar 2006 SINAV 2 Salı, Mart 14, :00-12:30

) 2, ω 2 = k ve ε m m

Özet: Açısal momentumun türetimi. Açısal momentum değiştirme bağıntıları. Artırıcı ve Eksiltici İşlemciler Kuantum Fiziği Ders XXI

Newton un F = ma eşitliğini SD den türete bilir miyiz?

Çift yarık: Foton saçılımı ve girişim deseninin matematiksel modeli

KM in Sorunları ve Başarısızlıkları

BÖLÜM HARMONİK OSİLATÖR

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK. Klasik Yaklaşımda Kanonik Dağılım I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü 2017

Kuantum Fiziği ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazarlar Doç. Dr. Mustafa ŞENYEL Yrd. Doç. Dr. A. Şenol AYBEK

Modern Fizik (Fiz 206)

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

X-IŞINI OLUŞUMU (HATIRLATMA)

Bölüm 8: Atomun Elektron Yapısı

8.04 Kuantum Fiziği Ders XX

Geçen Derste. ρ için sınır şartları serinin bir yerde sona ermesini gerektirir Kuantum Fiziği Ders XXIII

İleri Diferansiyel Denklemler

Boşlukta Dalga Fonksiyonlarının Normalleştirilmesi

Kuantum Fiziği (PHYS 201) Ders Detayları

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

Coulomb Kuvvet Kanunu H atomunda çekirdek ve elektron arasındaki F yi tanımlar.

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. chem.libretexts.org

h 7.1 p dalgaboyuna sahip bir dalga karakteri de taşır. De Broglie nin varsayımı fotonlar için,

12. SINIF KONU ANLATIMLI

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

Bugün için Okuma: Bölüm 1.5 (3. Baskıda 1.3), Bölüm 1.6 (3. Baskıda 1.4 )

Franck-Hertz deneyi: atomlarla kuantumlanmış enerji düzeyleri (1913)

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 2 Çözümler

BÖLÜM 4 GİRİŞ MODERN ATOM TEORİSİ VE YENİ KUANTUM MEKANİĞİ

BÖLÜM 24 PAULI SPİN MATRİSLERİ

Potansiyel Engeli: Tünelleme

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

X-Işınları. Gelen X-ışınları. Geçen X-ışınları. Numan Akdoğan.

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Kuantum mekaniğinde uzay ve zamandaki dönüşümler sisteme ait Hilbert uzayında üniter

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Bölüm 1: Lagrange Kuramı... 1

BÖLÜM 17 RİJİT ROTOR

Theory Tajik (Tajikistan)

H(t) + O(ɛ 2 ) var. Yukarıda U(t + ɛ, t) için elde ettiğimiz sonucumuzu bu ifadede yerine koyunca her iki tarafı. = H(t)U(t, t 0 )

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

da. Elektronlar düşük E seviyesinden daha yüksek E seviyesine inerken enerji soğurur.

HAFTA 8: FOURIER SERİLERİ ÖZELLİKLERİ. İçindekiler

DENEY 4 ÇARPIŞMALAR VE LİNEER MOMENTUMUN KORUNUMU

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

Yıldızlara gidemeyiz; sadece onlardan gelen ışınımı teleskopların yardımıyla gözleyebilir ve çözümleyebiliriz.

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

Pratik Kuantum Tarifleri. Adil Usta

5.111 Ders Özeti #5. Ödev: Problem seti #2 (Oturum # 8 e kadar)

Gamma Bozunumu

A A A A A A A A A A A

Zamandan bağımsız pertürbasyon teorisi tartışmamızda bu noktaya kadar, sonuçlarımızın

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar Doğrusal Momentum ve Korunumu

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

MIT OpenCourseWare Ekonomide İstatistiksel Yöntemlere Giriş Bahar 2009

STANDART MODEL VE ÖTESİ. : Özge Biltekin

1.ÜNİTE MODERN ATOM TEORİSİ -2.BÖLÜM- ATOMUN KUANTUM MODELİ

Prof. Dr. Niyazi MERİÇ Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ DERS. Prof. Dr. Haluk YÜCEL RADYASYON DEDEKSİYON VERİMİ, ÖLÜ ZAMAN, PULS YIĞILMASI ÖZELLİKLERİ

Alfalar: M Q. . -e F x Q. 12. Hafta. Yüklü parçacıkların ve fotonların madde ile etkileşimi

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

4 ESNEK VE ESNEK OLMAYAN ÇARPIŞMALAR

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

YILDIZLARIN HAREKETLERİ

BÖLÜM 1: Matematiğe Genel Bakış 1. BÖLÜM:2 Fizik ve Ölçme 13. BÖLÜM 3: Bir Boyutta Hareket 20. BÖLÜM 4: Düzlemde Hareket 35

Harici Fotoelektrik etki ve Planck sabiti deney seti

Parçacık Fiziği Söyleşisi

MIT Açık Ders Malzemesi İstatistiksel Mekanik II: Alanların İstatistiksel Fiziği 2008 Bahar

İstatistiksel Mekanik I

Işığın Tanecikli Özelliği. Test 1 in Çözümleri

KUANTUM, ATOM VE MOLEKÜL FİZİĞİ PROBLEMLER-1

AST202 Astronomi II. Doç. Dr. Tolgahan KILIÇOĞLU

FİZK Ders 8 MANYETIK ALAN. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

SU Lise Yaz Okulu 2. Ders, biraz (baya) fizik. Dalgalar Elektromanyetik Dalgalar Kuantum mekaniği Tayf Karacisim ışıması

İç-Çarpım Uzayları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Öğr. Grv. Dr. Nevin ORHUN

LİSELERARASI ORTAK DENEME SINAVI

Elektromanyetik Dalgalar. Test 1 in Çözümleri

Geçiş olasılığımız (pertürbasyon teorisinde birinci mertebeden) c 1

İÇİNDEKİLER -BÖLÜM / 1- -BÖLÜM / 2- -BÖLÜM / 3- GİRİŞ... 1 ÖZEL GÖRELİLİK KUANTUM FİZİĞİ ÖNSÖZ... iii ŞEKİLLERİN LİSTESİ...

Fizik 1 Laboratuvarı. Deney 5: Momentumun Korunumu ALANYA ALAADDİN KEYKUBAT ÜNİVERSİTESİ RAFET KAYIŞ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK VE TERMODİNAMİK. Parçacık Sistemlerinin İstatistik Tanımlanması II

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Transkript:

Geçen Derste ψ( x) 2 ve φ( k) 2 sırasıyla konum ve momentum uzayındaki olasılık yoğunlukları Parseval teoremi: dxψ( x) 2 = dk φ k ( ) 2 Normalizasyon: 1 = dxψ( x) 2 = dk φ k ( ) 2 Ölçüm: x alet < x çözünürlüğü ile x in ölçümü x sınırında keyfi sonuç ortaya çıkarır (olasılığı ψ x etkisi ( ) 2 x alet ) ve momentum dağılımını değiştirir: ölçümün ters Heisenberg belirsizliğini ihlal etmede ψ x ( ) 2 ve φ ( p) 2 olasılık dağılımlarını tam olarak ve eşzamanlı şekilde bilebiliriz. Deneyin özel olarak yapılmasında bir momentum ölçümünü takip eden bir konum ölçümünün sonuçlarını ΔxΔp 2 den daha hassas olarak öngöremeyiz. ψ(x), φ(k) yi tekil olarak belirlediğinden dolayı, ψ(x) dalga fonksiyonu konum uzayında parçacığın hem konumsal hemde momentum dağılımını belirtir. ψ 1 ( x) 2 = ψ 2 x parçacıkların aynı konum dağılımını fakat farklı momentum dağılımlarını betimlerler. ( ) 2 aynı yoğunluk olasılıklı farklı ψ 1 (x) ve ψ 2 (x) dalga fonksiyonları Dirac delta fonksiyonu: Şekil I: Dirac delta fonksiyonu. Massachusetts Institute of Technology V-1

Bugün İspatın bitirilmesi : ters Fourier dönüşümü Belirsizliklerin ve beklenti değerlerinin tam tanımı İspat (bkz. notlar): ΔxΔk 1 2, ΔxΔp 2, ΔωΔt 1 2, ΔEΔt 2, Compton saçınımı Fotoelektrik etki Tekrar I y ( ) = dke iky integraline dönelim. I(y) nin altındaki alanın 2π ye eşit olduğunu belirlemiştik. Sonuç olarak, diğer kullanışlı bir özdeşlik: Şimdi ters Fourier dönüşüm ispatımızı tamamlayabiliriz. Massachusetts Institute of Technology V-2

Ters Fourier Dönüşümü. φ(k) ve böylece momentum dağılımı φ ( p) 2 tamamen ψ(x) ile tayin edildiğinden, dalga fonksiyonu parçacığa ait konumsal ve momentum bilgilerini birlikte taşır. Beklenti değerleri ve belirsizliğin hassas bir tanımı Bir parçacığı [x, x+dx] aralığında bulma olasılığı ψ( x) 2 ile verildiğinden, bu parçacığın konumunun beklenti değerini şöylece hesaplayabiliriz. Benzer şekilde, tanımlayabiliriz ve konum fonksiyonu herhangi bir f (x) için, Bir parçacığın konumundaki x belirsizliğini şu bağıntı ile tanımlayabiliriz: ( Δx) 2 = ( x x ) 2 0 x ın hassas tanımı (5-16) Massachusetts Institute of Technology V-3

Eşitliğin sağ tarafını açarsak: Benzer şekilde, φ ( p) 2 momentumun olasılık yoğunluğu olduğundan, Bu tanımları kullanarak şu teoremi ispatlayabiliriz: Teorem 5.1. Herhangi bir ψ(x) için ΔxΔk 1 2. (5-21) eşitsizliğini yazabiliriz. ile çarpılırsa, Heisenberg belirsizlik ilkesini elde ederiz. ΔxΔp 2. (5-22) Eşitlik sadece Gauss fonksiyonları için geçerlidir. İspat. Şimdi pozitif nicelik ele alalım, burada λ gerçel bir sayıdır. Genelliği kaybetmeksizin koordinat sisteminin başlangıç noktasını, parçacığın konumunun beklenti değeri olan x = 0 olarak seçebiliriz. I (λ) daki integrandı integral dışına alırsak, üç terim vardır. Bunlardan ilki Massachusetts Institute of Technology V-4

olur zira x = 0. İkinci terim, kısmi integrasyon yoluyla bulunur. Sonuncu terim Fourier dönüşümü cinsinden temsil edilebilir. Burada yine sonuncu adımda, p = 0 olan bir koordinat sistemini genelleşmeyi bozmadan Kabul etmiş bulunuyoruz. Böylece bulunur. I (λ) 0 olması böylelikle, Δx ( ) 2 1 ( ) 2 veya ΔxΔk 1 2 4 Δk olmasını gerektirir. Massachusetts Institute of Technology V-5

Bir ev ödevi probleminde eşitliğin sadece Gauss dalga paketleri için geçerli olduğunu göstereceksiniz. İspatlamaksızın eşitliğin sadece Gauss dalga paketleri için geçerli olduğunu biliyoruz. Aynı hesaplama zaman-frekans bölgesinde ΔωΔt 1 2 (5-28) veyahut ile çarpılırsa, E = ω, ΔEΔt 2 (5-29) olur. Enerji-zaman belirsizliği. Heisenberg belirsizliği ortaya çıkmaktadır zira sonlu bir zaman aralığında (konum aralığı) bir frekansı (dalga boyu) ölçmekteki kabiliyetsizliğimiz söz konusudur. Compton Saçınımı: x-ışınlarını saçındıran elektronlar Görünür ışık madde (elektronlar) tarafından saçındırıldığında, saçınmış ışık yaklaşık olarak gelen ışıkla aynı frekansa sahiptir. Compton (1922) x-ışınları için yaptığı gözlemde, saçınan ışığın dalga boyunun arttığını ve bu artışın geniş saçındırma açısı θ için daha fazla olduğunu saptamıştır. Geri saçınım (θ = π) için dalga boyu kayması Şekil II: Compton Saçınımı λ = λ λ olup, λ = 4,85 10 12 m değerine sahip olduğu ve bunun x-ışınlarının dalga boyundan bağımsız olduğu bulunmuştur. Compton bu durumu iki parçacık; bir electron ve bir x-ışını fotonu arasındaki bir saçınma sürci gibi yorumladı ve bu esnada enerji ve momentumun korunumu sağlanmıştır. Başlangıçta hareketsiz elektron daha sonra serbest bir parçacık gibi ele alınmıştır (atoma bağlı elektronun ilk enerjisi ~10 ev, x-ışını foton enerjisi ise 10 kev dur.) Massachusetts Institute of Technology V-6

Şekil III: Compton Saçınımı (değişik açılarda) Şekil IV: Compton Saçınımı Massachusetts Institute of Technology V-7

Elektron enerjisi: Momentum korunumu: Enerji korunumu: Ödevinizde, bu kabullenmeler sonucunda bir dalga boyu kayması ortaya çıkacaktır: λ = λ λ = λ c (1 cosθ) Compton kayması (5-30) ve burada λ c = h m e c = 0.024Å, sbt. olup, elektronun Compton dalga boyu olarak bilinir. λ db = h ise sanal momentumu p = m p ec olan bir parçacığın debroglie dalgaboyudur. Bu formül, kaymaya uğramış esnek olmayan saçınma pikini açıklar. λ = λ de gözlemlenen kaymamış esnek pik ise sıkıca bağlı iç-kabuk elektronlarının saçınmasıyla açıklanabilir. Bu durumda, atomun tamamı (10 4 kez büyük kütleli) momentum soğurur ve sonuçta Compton un gözlemleyemediği daha küçük bir geri tepme enerji kaymasına yol açar. x- ışını fotonunun enerji kaybı, herbir fotonun saçınma sürecinde momentumun korunumunun bir sonucu olarak elektrona aktarılan KE den ileri gelmektedir. Eğer h 0 (yani E = hν ve p = k değerleri bireysel olarak fotonlarla ilgili olup, bunlar çok küçük olurlarsa, λ c = h m e c 0 olur ve hiçbir kayma olamaz): Compton kayması, ışığın tanecik kuantumlanma doğasıyla ilgili bir KM etki olmaktadır. Compton saçınması, E = ω enerjisi ve p = k = ω momentumunu taşıyan bireysel fotonlar mevcut olduğunu ve c elektronlarla ışık arasındaki etkileşmenin, momentum ve enerjinin korunumuna tabi olan bir saçınma süreci olduğunu göstermiştir. Massachusetts Institute of Technology V-8