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高中物理教材內容討論:什麼是量子化(問題)
www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=25167
2012年4月1日 - 6 篇文章 - 4 位作者
對應古典的想法能量量子化也就對應動量量子化. ... 物理系統的所有可能狀態(以前我們比較喜歡用系統所處的時間,擁有的總力學能,總動量代表)討論區第一版:徑動(precission)(何彥廷)
www.phy.ntnu.edu.tw › ... › 1997/6月-2001/4月間問題討論區資料
| 近代物理 標題:什麼是量子化(問題) |
 1:KB＊30 (高中職)張貼:2012-04-01 15:31:36: 能量 粒子 量子 |
| 在問這個問題前 我已經尋找過許多資料但仍然沒有得到解答 我的問題是: 量子化是什麼? 什麼物理量具有量子化? 而量子化的條件又是什麼? 之前有看到論壇上有一個題目 問到下列選項中何者具有量子化的現象 以我現在所學的物理 我只知道量子化是為了解釋能量的不連續 而將能量想成一個個的能量粒子(能量包) 所以希望有人可以替我解答 |
| 2:黃福坤(研究所)張貼:2012-04-02 07:22:06: [回應上一篇] 原子 能量 動量 量子 |
| 物理的模型 都是人想出來 試圖解釋自然現象的 量子化也是人想出來的一種模型 十九世紀初 很多實驗結果 無法用傳統能量 連續的觀念去解釋 提出 能量可能並非連續 而是有特定數值 (如氫原子光譜對應的能量 ) 對應古典的想法 能量量子化 也就對應動量量子化... 一個學說或模型是否被接受 就看其是否 能解釋現有現象 能自圓其說 且能用來預測新的現象 再度被檢驗 例如 能量若是量子化 為何早期卻被視為連續 對應 遠看山上的草似乎是連續一片 可是近看時 卻是分開來 不連續的! |
| 3:Hydrogen Dioxide(研究所)張貼:2012-06-17 19:09:37: [回應上一篇] 電子 |
宋朝文人雅士曾說 : 蓮花濁清漣而不妖, 可遠觀而不可褻玩焉。 遠看物體有時候因為視覺上的積分效應而覺得物體是連續的，但是近看時卻發現有很多很多的孔洞在其中。當使用電子顯微鏡的時候又可以看到更精細的表面起伏的結構。哈哈。 |
4:Richtiger Mann榮譽點數29點(大學理工科系)張貼:2012-06-20 18:26:09: [回應第1篇] 原子 動量 能量 能階 近代物理 向量 量子 ,本留言獲[]給賞金 共 2 點 |
| 我是覺得高中教材所說的量子化比較接近"舊"量子論的說法 也就是認為某些物理量的容許出現的數值不是沒有限制 反而用一些整數去決定的 依據我所了解的近代物理知識 量子力學的核心不是採用這個觀念建構起來的 反而是把一個物理系統的所有可能狀態(以前我們比較喜歡用系統所處的時間,擁有的總力學能,總動量代表) 當成一群可以用線性方式互相表達的向量 把觀測物理量的行為~看成是對系統的一種干擾~把它變成另一總狀態(變成誰得看這個物理量的性質和"機會") 這裡當然沒有辦法完全告訴你~我們這些被全世界大部分科學家公認的假設 如何解釋舊量子論的量子化(EX 氫原子的能階在這總"論說"下如何解釋) 可是可以依稀給你一個開頭的方法(如果很數學化,那也沒辦法~因為對理論最有效率理解,單刀直入的理解常常是數學) 所謂的對物理系統的干擾~也就是將這個表達這個物理狀態的向量(以後簡稱態向量)變成另一個態向量~ v-------> v' 其實也就是一種函數,想一想多項式"函數"~不就是把所有的實數~透過多項式的運算對應到另一個實數嗎? 同樣的道理對物理系統所有可能的狀態也是類似的~不過對應的規則我們單單如下表示(今天取角動量做例子,或乾脆叫他角動量算符) L(v)=v' 很奇妙的是~自然界竟然希望物理算符也是線性的~ L(u+v)=L(u)+L(v) ,L(a*v)=a*L(v) 讓我們看看下面的方程式 L(v)=L'*v L'是一個數(可能實或虛的) 量子力學說~如果對一個L',v滿以上方程式 則物理系統處於v就會讓L的觀測值為L'(我們就這個方程式叫L的本徵方程式,v是屬於"本徵值" L'的本徵態向量) 也就是說~如果我們能將所有的態向量(u)以本徵態向量(vn屬於L'n)代表 u= c1*v1+c2*v2+....... L(u)的形勢就會很簡單~而且我們說~如果這些本徵向量組成的基底是互相垂直而且是單位向量 (cn)^2就表觀測u得出L'n之機率 大概來說~你用一些"古典"角動量的性質去找"量子"角動量算符的本徵值(這裡不拿能量算符(哈密頓算符)做例子~因為仔細思考~他將是最複雜的例子==)你會發現本徵值和整數是有關的~這粒沒辦法推給你看~可是必須提醒你~不是所有的算符都是量子化的(EX位置向量算符就不是~你可以自己用古典的性質思考看看)而且有沒有足夠的本徵象量組成"基底"的問題~對一個"物理量"可不可以觀測很重要~另外兩個物理量是否有共同的基底(技術上來說兩個可觀測量對不對易?)~直接關係到到兩個物理量可不可能同時觀測出固定值的問題(也就是含意較廣的不確定性原理,但至少我們有信心知道兩物理量觀測值標準差的不等式~) 我對近代量子論的解釋比較數學話一點~也可能有錯~希望有人幫我補充~讓量子力學的核心能比較淺顯易懂的傳遞出去^^ [ 這篇文章被編輯過: Richtiger Mann 在 2012-06-20 19:09:32 ] [ 這篇文章被編輯過: Richtiger Mann 在 2012-06-20 19:20:53 ] [ 這篇文章被編輯過: Richtiger Mann 在 2012-06-20 19:29:39 ] |
| 5:Hydrogen Dioxide(研究所)張貼:2012-06-21 00:36:58: [回應上一篇] |
這是一個很有意義且趣味的討論(對我來說啦!因為我物博一了,或許很多時下學生對物理超恐懼...), 很高興能看到你這番回應, 我剛有看了parts, 由於時間的關係只能留到明天或之後討論... 對了其實我要問為甚麼當年費曼會說了這麼一句話: 物理方程幾乎都是線性的,只要能了解線性方程, 基本上我們已經了解這個世界的一大半了? |
| 6:Richtiger Mann榮譽點數29點(大學理工科系)張貼:2012-06-21 13:05:04: [回應上一篇] 轉動 能量 動能 相對論 |
| 你問的問題其實牽涉的範圍很廣耶~ 我覺得這個問題可以從數學技巧,物理學家的世界觀或實驗上的方面來討論 因為我對數學方面比較熟悉~所以這方面我會多講一些 數學技巧上大家當然比較喜歡用簡單,但深刻表達物理意義的方法表達物理現象 就拿電磁學來說~我們所使用的梯度璇度散度不就是線性的嗎? 雖然一般化~非線性的形勢似乎比較誘人 但想想人類最基礎的運算~不就是加法乘法嗎 所一就算是很複雜的函數我們不是也很希望用冪級數(可以說是無窮多項的多項式,為高中生理解方便解釋一下)去逼近嗎 所以線性不但運算方便~而且可以很簡潔的推論出很多現象(向傅立葉的能量定理(也就是任意波的總能量是個別基態波能量的總和),系統總動能為質心和轉動動能之和) 在數學上深刻地告訴我們線性的假設是很符合(接近)大自然的 在物理學家的哲學上,大部分的科學家都接受時空是均勻的事實(也就造就了勞倫茲轉換較簡潔的形式)就算是廣義相對論,愛因斯坦也一在地相信,在某些條件下,小區域的地方俠義相對論是對的(也就是某一總程度上來說,以前教育灌輸給我們的歐基里德幾何在這宇宙是對的,不過這段敘述甚至是一個千真萬確的數學定理,微分幾何上的定理) (補充一下~狹義相對倫除了光速公設,物理量(尤其是時間長度)的操作性定義,其實邏輯上時空觀念和古典是相同的) 物理事實證的學科~雖然在邏輯上我們沒有理由相信哪一些觀念一定是對的 但是如果實用,我們就不如戒急用忍吧 不過線性也只不過是一種語言 他正代表著在人的靈魂裡某種堅定地信仰(有點像幾何學第五公設被質疑前人類的想法) 以上就是我的看法 |
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