V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Konkrétní mechanismy emise částic získávání energie budou podrobněji rozebírány při popisu záření atomů a
atomových jader při radioaktivitě dalších procesech.
Energie spojitá diskrétní kvantovaná
V klasické fyzice může energie nabývat spojitě všechny možné hodnoty, konáním práce lze energii těles určitém systému
libovolně měnit.10.L2 budou mít diskrétní hodnoty *). záření spektra
záření excitovaných atomů, charakteristické X-záření, konverzní Augerovy elektrony. Plynou mimo jiné všechny kvantové vlastnosti stavby atomů, které
budou diskutovány níže (především diskrétní energetické hladiny).
http://astronuklfyzika. Určitým přechodem mezi spojitým
a diskrétním spektrem jsou pásová spektra, kdy jednotlivé kvantové stavy jsou odděleny jen velmi malými
energetickými intervaly výsledné spektrum rámci rozlišení spektrometrických přístrojů jeví jako spojité. Hodnoty energie jsou řešením (stacionární) Schrödingerovy
rovnice uvedené výše.
Skutečné energetické spektrum částic mikrosvětě může být diskrétní spojité, závislosti procesu, při nichž
částice vznikají, získávají energii jsou emitovány..
*) Při velkých hodnotách kvantových čísel vycházejí rozdíly energie jednotlivých kvantových stavů kvantovými čísly n+1 a
n malé poměr En+1/En [(n+1)2-n2]/n2 blíží Tedy změny energie jednotlivých vyšších kvantových hladinách energie
jsou zanedbatelné energii zde můžene považovat spojitou; výsledky kvantové mechaniky při vyšších kvantových číslech
v podstatě odpovídají výsledkům klasické mechaniky princip korespondence.λ/2, kde n=1,2,3,. Typickým modelovým případem kvantového pohybu vázané částice pohyb částice potenciálové jámě -
v nejjednodušším případě jednorozměrný pohyb vázaný úsečku délky mezi dvěma kolmými stěnami
(nekonečně vysokými), nichž částice dokonale pružně odráží. Spin.
Jednou důležitých fyzikálních charakteristik pohybu hmotných těles prostoru moment
hybnosti. Energetické
spektrum volně pohybující částice tedy spojité, energie může nabývat hodnot energie volné částice
není kvantována. kvantové fyzice situace složitější. n. Stav částice potenciálovém poli,
které odpovídá stojatá Broglieova vlna λn, představuje určitý stacionární stav částice.2008 12:13:16]
. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
v daném silovém poli nabývat, pomocí nestacoionární Schrödingerovy rovnice lze principu
zjistit pravděpodobnosti, nimiž částice přecházejí jednoho kvantového stavu druhého..
Kvantový moment hybnosti. Stav odpovídající n=1 nazývá základní stav odpovídá nejnižší
hladina energie částice vázané potenciálovém poli.
*) Zákon zachování momentu hybnosti důsledkem invariance fyzikálních zákonů (Hamiltoniánu soustavy)
vůči prostorové rotaci libovolný úhel izotropie prostoru. Pohybu
částice potenciálové jámě tedy odpovídají jen určité diskrétní hodnoty vlnových délek Broglieových vln 2..
Na úsečce délky tak vytvoří celistvý počet půlvln stojatých Broglieových vln, tj. brzdné záření, záření
β, Comptonovsky rozptýlené záření Jiná spektra jsou diskrétní, kvantovaná, čárová např.
Každá taková funkce (rovinná vlna) popisuje stav, němž částice nabývá určitou hodnotu energie hybnosti p,
přičemž frekvence takové vlny E/h vlnová délka 2πh/p Broglieho vlnová délka částice.h/L
a její energie pn
2/2m n2.
Nachází-li částice potenciálovém poli U(x,y,z), pak pohyb vázané částice energií E<0 diskrétní
spektrum energetických hladin, zatímco pro kladné energie není částice vázána její energie může nabývat spojité
spektrum. Tyto zákonitosti nacházejí své uplatnění níže v
Bohrově modelu atomu. stav určitou energií En
- energetickou hladinou částice potenciálovém poli daném stacionárním stavu.cz/JadRadFyzika.htm (16 58) [15. nejjednodušším případě volné částice (U=0) tato rovnice tvar (h2/2m). Zákon zachování momentu hybnosti poskytuje řadu užitečných údajů vlastnostech pohybu. E.t-p..L/
n, n=1,2,3,. Tato vlastnost platí nejen volném prostoru bez polí, ale i
při pohybu centrálně symetrickém poli, kde ovšem invariance vůči rotaci platí pro rotaci kolem středu pole. Změna energie částice spojena přechodem (překokem) do
jiného stacionárního stavu, což doprovázeno vyzářením nebo pohlcením kvanta (fotonu) energii rovné
rozdílu energií obou stacionárních stavů (energetických hladin).h2/8m.RNDr.ψ a
jejím řešením jsou vlnové funkce tvaru const.r), pro libovolné hodnoty energie přičemž p2/2m. ei/h(E. Broglieova vlnová délka souvisí hybností částice, h/p, takže hybnost vázané částice h/λn n. Číslo pak označujeme jako
kvantové číslo tohoto stacionárního stavu. Takovému pohybu částice úsečce přísluší
Broglieova vlna, která stěnách odráží, přičemž superpozicí vln odražených obou stěn vzniká "stojaté vlnění".. Spojité energetické spektrum např. Lze říci,
že Schrödingerova rovnice kvantové mechanice podobné postavení, jako mají Newtonovy zákony
v mechanice klasické
