Масштабы микромира

Введение в квантовую физику.
Лекция 2.
Порядки величин в квантовой физике.
Естественная система единиц. Современные
представления
о
фундаментальных
взаимодействиях и частицах.
Порядки физических величин в
квантовой физике
Атом водорода
A
Z
1
1
H
H
Момент импульса
M
 1.05 10
r1 p
r1
E1
Rядра
aB
p2
2m
0.53 10
e2
r1
r0 A1/3
10 м 1Ферми
34
10
x
p
2
r 2 2m
E (r )
r1
aB
4
Дж с
м
13.6эВ
r0 1.2 10 15 м
15
1
СИ : e 2
e2
0
Первый Боровский радиус
Энергия основного состояния
 r
x
p
p
2
r 3m
e2
r2
e2
r
dE
dr
2
e2m
0.53 10
10
м
0
Порядки физических величин в
квантовой физике
Постоянная Планка
h=6.63 10-34 Дж с
ћ=1.05 10-34 Дж с
Элементарный заряд
e=1.60 10 -19 Кл
Масса электрона
m=0.91 10-30 кг
Масса протона
M=1,67 10-27 кг
Постоянная Больцмана
k=1.38·10-23 Дж/К
Скорость света
с = 3.00 108 м/с
Гравитационная постоянная
G = 6.67 10-11 м3/(кгс2)
Постоянная Авогадро
NA=6,02 1023 моль-1
Атомная единица массы
1 а.е.м. = 1.66 10-27 кг
1эВ 1.6 10
Тепловая энергия (T=293K)
Энергия покоя электрона
19
Дж
kT=0.025эВ=1/40 эВ
mc2=0.51 MэВ
Естественные единицы квантовой электродинамики
Фундаментальные константы:
т — единица массы
тс2— единица энергии
 , m, e, c
Энергия покоя электрона = 0.5 МэВ

— единица длины Комптоновская длина волны электрона  c= 3.86 10-13м
mc

— единица времени
2
mc
Электростатическая энергия
отталкивания двух электронов,
находящихся на единичном расстоянии :
Характеристики атома водорода
в естественных единицах
Скорость электрона
v
Первый боровский
радиус
aB
Энергия
ионизации
1
2
R
2
e / maB
c
2
mc 2
2
me 2
e2
2aB
c
e4 m
22

mc
mc 2
e2 /
e2
c
1
137
Постоянная тонкой структуры α
характеризует величину
электромагнитного взаимодействия
Планковские единицы
Фундаментальные константы:
Планковская масса
 , G, c, k
кг
Планковская длина
Планковское время
Планковская температура
м
c
K
http://www.cpepweb.org/
Строение атома
Фермионы
Бозоны
Фундаментальные взаимодействия
Взаимопревращения частиц
Неразгаданные тайны
Стандартная модель
Происхождение и природа всего
Грядущие революции в физике