1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Дано: Δx Δp_x ≥ ℏ Δx = r n = 1 Z = 1 t = h / (2π) Треб...
Решение задачи на тему

Дано: Δx Δp_x ≥ ℏ Δx = r n = 1 Z = 1 t = h / (2π) Требуется найти: E_min

  • Физика
  • #Атомная физика
  • #Квантовая механика
Дано:
Δx Δp_x ≥ ℏ
Δx = r
n = 1
Z = 1
t = h / (2π)

Требуется найти:
E_min

Условие:

ДаноРешение
$ \begin{array}{l} \Delta x \Delta p{\lambda} \geqslant \hbar
\Delta x=r \end{array} $$\Delta x \Delta p{x} \geqslant \hbar, \quad \frac{\Delta p{x}}{p{x}} \approx 1, \quad p{x}=\Delta p{x}=\frac{\hbar}{\Delta x}=\frac{\hbar}{r}$,
$ \begin{array}{l} n=1
Z=1 \end{array} $$E=T+\Pi=\frac{p^{2}}{2 m}+\left(-\frac{e^{2}}{4 \pi \varepsilon{0} r}\right), \quad E=\frac{\hbar^{2}}{2 m r^{2}}-\frac{e^{2}}{4 \pi \varepsilon{0} r}$,
E{\text {min }-?}
$ r{\min } \frac{\mathrm{d} E}{\mathrm{~d} r}=0, $$\frac{\mathrm{d} E}{\mathrm{~d} r}=-\frac{\hbar^{2}}{m r^{3}}+\frac{e^{2}}{4 \pi \varepsilon{0} r^{2}}, \quad \frac{1}{r^{2}}\left(\frac{e^{2}}{4 \pi \varepsilon{0}}-\frac{\hbar^{2}}{m r}\right)=0$,
$ r{\min }=\frac{4 \pi \varepsilon{0} \hbar^{2}}{m e^{2}}, $$ E{\min }=\frac{\hbar^{2}}{2 m r{\min }^{2}}-\frac{e^{2}}{4 \pi \varepsilon{0} r{\min }}=-\frac{m e^{4}}{2\left(4 \pi \varepsilon{0}\right)^{2} \hbar^{2}}, $
$t=\frac{h}{2 \pi}$,$ E{\min }=-\frac{m e^{4}}{8 h^{2} \varepsilon{0}^{2}} $
Ombem E{\text {min }}$\frac{m e^{4}}{8 h^{2} \varepsilon_{0}^{2}}=-13,6$ эВ.

Решение:

Ниже приведено пошаговое решение задачи на русском языке.

  1. Начнём с принципа неопределённости Гейзенберга, который в приближённом виде можно записать так:   Δx · Δp ≳ ℏ   Если принять, что неопределённость координаты равна радиусу орбиты (Δx = r), то можно оценить импульс    p ≈ Δp ≈ ℏ/r.

  2. Выразим кинетическую энергию частицы (электрона). Кинетическая энергия T при импульсе p определяется как   T = p²/(2m)   Подставляя оценку для импульса, получаем    T = ℏ²/(2m r²).

  3. Поскольку рассматривается атом водорода (n = 1, Z = 1), потенциальная энергия электрона в кулоновском поле ядра ...

Выбери предмет