En el modelo mecánico cuántico moderno, el número cuántico que describe la capa de electrones se llama número cuántico principal.
Número) o número cuántico N, el valor de N es un entero positivo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, los símbolos correspondientes son K, L, M, N, O, P, q, para los átomos de hidrógeno, N es cierta, y la energía de su estado de movimiento también lo es. En términos generales, cuanto mayor es n, mayor es la energía de la capa de electrones.
En todos los elementos del primer al séptimo ciclo, las personas han encontrado cuatro niveles de energía, denominados S, P, D y F respectivamente. Teóricamente, el quinto nivel de energía aparecerá en el octavo ciclo.
Las contradicciones y dificultades inherentes a todas las cosas son la fuerza impulsora inherente para el desarrollo de las cosas. Fueron las contradicciones y dificultades de la antigua teoría cuántica las que empujaron a la física cuántica a desarrollarse a un nivel superior y dieron lugar a la teoría de la mecánica cuántica. Generalmente se cree que 1924 ~ 1930 es el período de creación y perfección de la mecánica cuántica. Una breve introducción es la siguiente:
La primera Conferencia Solvay, reconocida como la "Cumbre Internacional de Física", se celebró en 1913. En esta conferencia, la teoría cuántica fue considerada una teoría de importancia universal en el campo de la física. Por eso la física cuántica atrae la atención de casi todos los físicos, especialmente de los físicos jóvenes. Después de eso, la física cuántica se desarrolló rápidamente siguiendo dos líneas relativamente independientes.
En primer lugar, un gran número de físicos relativamente jóvenes siguieron la teoría de la transición estacionaria de Bohr y el principio de correspondencia de Bohr propuesto en 1916, ampliando su ámbito de aplicación desde los átomos de hidrógeno a sistemas complejos aplicables a todos los átomos, lo que condujo al establecimiento de la cuántica. mecánica en forma de mecánica matricial de Heisenberg y el descubrimiento del espín del electrón en 1925.
El segundo es desarrollarse siguiendo la línea ideológica de la dualidad onda-partícula de Einstein. Directamente dirigido a 1924, de Broglie (L.V. de Broglie, 1892-1987) propuso que los electrones también tienen propiedades ondulatorias, y la dualidad onda-partícula es la teoría ondulatoria de De Broglie que tiene las mismas propiedades que todos los objetos microscópicos. Para obtener más información, consulte la publicación anterior del blog de Zhou Fazhe.
Primero, Heisenberg, de 24 años, creó la mecánica matricial de la mecánica cuántica.
En julio de 1925, Werner Carr, de 24 años
Heisenberg (1901 ~ 1976) publicó el primer artículo sobre mecánica cuántica "Teoría cuántica sobre cinemática y dinámica" "Reinterpretación de la relación " fue inmediatamente entregado a su profesor Born. En ese momento, el propio Heisenberg no estaba muy seguro de este artículo, por lo que le pidió a su maestro que lo leyera y decidiera si valía la pena publicarlo.
¡Born se sintió inmediatamente atraído por este trozo de papel! A primera vista, el paso más sorprendente del artículo es la definición de amplitudes de transición teóricas cuánticas para la coordenada Q y el momento P en una fórmula mecánica. Aunque todavía hay muchas cosas vagas en el artículo, ¡esto por sí solo es una innovación científica importante!
Así que Born envió inmediatamente el artículo de Heisenberg a una revista de física alemana para su publicación, pero estuvo inmerso en pensar en el algoritmo del "producto simbólico" de Heisenberg de qp y pq durante todo el día. No pudo dormir en toda la noche.
Una mañana, Born se dio cuenta de repente: ¡el método del producto simbólico de Heisenberg es solo una operación matricial! Born estudió matrices cuando era estudiante y conocía las operaciones de las matrices. Heisenberg nunca había estudiado matrices cuando era estudiante, ni entendía las operaciones matriciales, por lo que, aunque el artículo en realidad presentaba las operaciones matriciales, no estaba claro.
Así que Born decidió inmediatamente convertir el artículo de Heisenberg en una forma matricial clara. Para ello, se acercó a Jordan para que le ayudara con su trabajo. En septiembre se publicó el segundo artículo de Heisenberg sobre mecánica cuántica, "Sobre la mecánica cuántica".
En ese momento, Heisenberg era un académico visitante en Bohr en Copenhague. Después de enterarse de la noticia, se animó mucho e inmediatamente tomó clases de "The Matrix".
Nací en 10 y planeo visitar Estados Unidos a finales de octubre. Sintió que todavía había muchos problemas en la forma matricial de la "mecánica cuántica" que necesitaban ser estudiados y mejorados más a fondo, y aplicados a problemas prácticos, por lo que inmediatamente llamó a Heisenberg de Copenhague y escribió otro artículo con el nombre de Born, Heisenberg y Jordan. . papel. Hasta ahora, la mecánica cuántica matricial iniciada por Heisenberg se ha convertido en un conjunto completo de "mecánica matricial".
En segundo lugar, la contribución de la Escuela de Copenhague de Bohr a la mecánica matricial.
Otra fuerza importante que brindó gran apoyo y ayuda a la creación y mejora de la mecánica cuántica de Heisenberg fue Bohr y los estudiosos que lo rodeaban.
Heisenberg fue originalmente un estudiante de Sommerfeld en la Universidad Muni. En 1922, Sommerfeld iba a ser profesor invitado en la Universidad de Wisconsin en Estados Unidos y envió a Heisenberg a la Universidad de Göttingen en Born. En septiembre de 1924, Heisenberg fue enviado a Bohr como asistente de enseñanza y trabajó como co-investigador durante un período de tiempo. Esto le dio a Heisenberg la oportunidad de tener una comprensión profunda del pensamiento científico y filosófico de Bohr, que más tarde se denominó el. "Copenhagen Spirit" "The Source" y siguió exclusivamente a H.A. Kramers (1894-65438+).
El primer artículo de Heisenberg sobre mecánica cuántica tardó más de medio año en formularse en Copenhague, desde las ideas hasta los métodos. También discutió las ideas y los resultados de los cálculos en el artículo con sus amigos Pauli, R.L. Kroenig y Clemens, a quienes conoció mientras trabajaba allí, y recibió mucha ayuda de ellos.
El mayor apoyo y ayuda de Copenhague es que después del advenimiento de la mecánica cuántica de Heisenberg, fue desafiada por la dinámica de ondas de Schrödinger, mientras que la generación anterior de físicos mostró una tendencia a favorecer la dinámica de ondas de Schrödinger. Es más criticado que admirado. En ese momento, Bohr se mantuvo firme y apoyó plenamente la mecánica cuántica de Heisenberg, demostró y resolvió problemas para él, superó constantemente fallas y deficiencias existentes y finalmente obtuvo el reconocimiento de toda la comunidad física.
En tercer lugar, Dirac, no miembro del personal de la Escuela de Copenhague
Dirac (1902-1984) también hizo importantes contribuciones al complemento, desarrollo y mejora de la mecánica cuántica de Heisenberg.
En 1921, Dirac ingresó en la Universidad de Cambridge poco después de graduarse en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Bristol, Inglaterra. Le encantan las matemáticas desde que era niño y tiene mucho talento en matemáticas. En ese momento, era la edad de oro del desarrollo de la física. El propósito de ingresar a la escuela de posgrado en la Universidad de Cambridge era desarrollarme aún más en física.
65438 de junio + 925 de julio Heisenberg fue invitado a visitar la Universidad de Cambridge. El 28 de julio, Heisenberg pronunció un discurso en la Universidad de Cambridge y presentó su primer artículo sobre la creación de la mecánica cuántica. El mentor de Dirac en ese momento, W.A. Fowler, estaba muy interesado en el trabajo de Heisenberg y le pidió una preimpresión del artículo. ¿Chandler lo recibió y se lo dio a Dirac, pidiéndole que primero lo estudiara y luego emitiera una opinión? Dirac no le prestó mucha atención al principio, pero pronto vio la importancia del artículo de Heisenberg. Dirac inmediatamente centró su atención en los estudios de Heisenberg sobre la mecánica cuántica.
En el invierno de 1925 y la primavera de 1926, Dirac, que tenía menos de 24 años, publicó varios artículos como "The Basic Equations of Quantum Mechanics" y "On Quantum Mechanics From the". perspectiva de la conexión entre la mecánica cuántica y la mecánica clásica y una perspectiva transicional ilustra la mecánica cuántica de Heisenberg. Esto ha acortado en gran medida la distancia para que la generación anterior de físicos que están familiarizados con la teoría mecánica clásica acepten la nueva teoría de la mecánica cuántica.
Después de que se publicó el artículo de Schrödinger sobre la mecánica ondulatoria en la primavera de 1926, la comunidad física quedó desconcertada por si las dos teorías no relacionadas de la mecánica cuántica de Heisenberg y la mecánica ondulatoria de Schrödinger estaban conectadas. Aunque Schrödinger demostró en junio de ese año que las conclusiones de las dos teorías eran consistentes, esta prueba fue bastante especial y difícil de entender, y la confusión de la gente no fue eliminada por completo.
Basado en el trabajo de Heisenberg y Schrödinger, Dirac publicó dos artículos consecutivos desde el otoño de 1926 hasta principios de 1927, lo que ahora se conoce como la "teoría de la transformación de la representación" de la mecánica cuántica, combinando a Heisenberg y Schrödinger. La mecánica cuántica fundada independientemente por Schrödinger se incorpora a un nuevo marco teórico de la mecánica cuántica altamente unificado y armonioso. Este marco teórico refleja la relación de transformación entre ecuaciones diferenciales y matrices que son universalmente aplicables en matemáticas, encarna la idea de transformación canónica en la teoría hamiltoniana de la mecánica clásica en física y promueve aún más la interpretación probabilística de funciones de onda continua.
El trabajo realizado por Dirac jugó un papel importante en la mejora de la teoría actual de la mecánica cuántica. Por lo tanto, cuando la comunidad física finalmente reconoció la mecánica cuántica de Heisenberg como la teoría ortodoxa de la mecánica cuántica, la gente consideró a Dirac como un miembro importante de la Escuela de Copenhague y creyó que su contribución al desarrollo de la física cuántica podía compararse con la de Bohr y Hesse. Comparable con Fort y Born.