Физика: темы

Квантовая физика

Формулы и правила по теме «Квантовая физика».

20 формул

Таблица формул

Формула	Запись	Тема	Для чего нужна
Энергия фотона через частоту и длину волны	$E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$	Колебания и волны	Энергия фотона пропорциональна частоте излучения и обратно пропорциональна длине волны. Формула связывает волновые характеристики света с квантовой энергией одной частицы излучения.
Гиромагнитное отношение магнитного момента и момента импульса	$\gamma=\frac{\mu}{L}$	Электричество	Гиромагнитное отношение показывает, какой магнитный момент соответствует единице механического момента импульса. Оно связывает вращательное движение заряда с магнитными свойствами частицы или системы.
Магнитный момент ядра через ядерный магнетон	$\mu=g I\mu_N$	Электричество	Магнитный момент ядра часто записывают через g-фактор, спиновое квантовое число ядра и ядерный магнетон. Такая форма показывает, что ядерные магнитные моменты намного меньше электронных.
Давление света	$p=\frac{I}{c}$	Геометрическая оптика	Давление света описывает давление излучения на полностью поглощающую поверхность. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по оптике и электродинамике.
Закон смещения Вина	$\lambda_{\max}T=b$	Термодинамика	Закон смещения Вина описывает положение максимума спектра абсолютно черного тела. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по тепловом излучении.
Боровский радиус	$a_0=\frac{4\pi\varepsilon_0\hbar^2}{m_e e^2}\approx5{,}29\cdot10^{-11}\,\text{м}$	Молекулярная физика	Боровский радиус описывает характерный размер основного состояния атома водорода. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по квантовой физике атома.
Импульс фотона	$p=\frac{h}{\lambda}=\frac{E}{c}$	Геометрическая оптика	Импульс фотона описывает импульс кванта света через длину волны или энергию. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по квантовой оптике.
Комптоновская длина волны	$\lambda_C=\frac{h}{mc}$	Молекулярная физика	Комптоновская длина волны описывает характерный масштаб частицы, связанный с ее массой покоя. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по квантовой и релятивистской физике.
Масса фотона	$m_\gamma=0,\qquad E=pc$	Квантовая физика	В стандартной электродинамике и Стандартной модели фотон считается безмассовой частицей: его масса покоя mγ=0, а энергия и импульс в вакууме связаны формулой E=pc.
Масса электрона	$m_e\approx9{,}10938\cdot10^{-31}\,\text{кг}$	Молекулярная физика	Масса электрона описывает массу электрона как базовую постоянную для атомных и электрических явлений. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по атомной физике.
Орбитальный механический момент электрона	$L=\sqrt{l(l+1)}\,\hbar$	Молекулярная физика	Орбитальный механический момент электрона описывает модуль орбитального углового момента электрона через орбитальное квантовое число. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по квантовой механике атома.
Орбитальный магнитный момент	$\boldsymbol{\mu}_L=-\frac{e}{2m_e}\mathbf L=-\mu_B\frac{\mathbf L}{\hbar}$	Молекулярная физика	Орбитальный магнитный момент описывает магнитный момент, связанный с орбитальным движением электрона. Формула нужна, чтобы быстро перейти от физических данных к расчету и проверить порядок величины в задачах по атомной физике.
Фотоэффект: энергия фотона и работа выхода	$h\nu=A+E_k$	Молекулярная физика	Фотоэффект: энергия фотона и работа выхода: формула h\nu=A+E_k помогает величины h, nu, A, E_k заданы для одной и той же ситуации, периода или объекта. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Задерживающее напряжение при фотоэффекте	$eU_{stop}=E_k$	Молекулярная физика	Задерживающее напряжение при фотоэффекте: формула eU_{stop}=E_k помогает требуется требуется требуется требуется требуется требуется найти напряжение, останавливающее фотоэлектроны. В тексте есть условия, пример, ошибки и проверка результата.
Каноническое распределение Гиббса	$P_i=\frac{e^{-E_i/(k_BT)}}{Z}$	Статистическая физика	Каноническое распределение Гиббса задает вероятность микросостояния системы при тепловом равновесии с термостатом. Состояния с большей энергией подавляются экспоненциальным множителем Больцмана.
Статистическая сумма канонического ансамбля	$Z=\sum_i e^{-E_i/(k_BT)}$	Статистическая физика	Каноническая статистическая сумма складывает больцмановские веса всех микросостояний системы. Она нормирует вероятности и служит исходной величиной для вычисления свободной энергии, средней энергии и теплоемкости.
Длина волны де Бройля для квантовой частицы	$\lambda=\frac{h}{p}$	Колебания и волны	Длина волны де Бройля связывает импульс частицы с волновой характеристикой. Чем больше импульс, тем меньше соответствующая длина волны и тем труднее наблюдать дифракцию частицы.
Соотношение неопределенностей Гейзенберга	$\Delta x\,\Delta p\ge\frac{\hbar}{2}$	Физические величины и измерения	Соотношение неопределенностей устанавливает нижнюю границу произведения разброса координаты и импульса. Оно отражает не техническую неточность прибора, а структуру квантовых состояний.
Энергия частицы в одномерной бесконечной яме	$E_n=\frac{n^2h^2}{8mL^2},\quad n=1,2,3,\ldots$	Физические величины и измерения	Формула задает дискретные уровни энергии частицы в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме. Энергия растет как квадрат квантового числа и уменьшается как квадрат ширины ямы.
Закон Брэгга для дифракции на кристалле	$2d\sin\theta=n\lambda$	Геометрическая оптика	Закон Брэгга задает условие конструктивной интерференции волн, отраженных от соседних кристаллических плоскостей. Он связывает межплоскостное расстояние, угол скольжения, порядок максимума и длину волны.