Свободные частицы
Свободные частицы – термин, употребляемый в физике для обозначения частиц, которые не взаимодействуют с другими телами, а, следовательно имеют только кинетическую энергию.
Совокупность свободных частиц образует идеальный газ.
Несмотря на простоту определения, в физике понятия свободной частицы играет очень большую роль, поскольку уравнение движения должны прежде всего удовлетворяться для свободных частиц.
В классической физике свободная частица сохраняет свою скорость в инерциальной системе отсчета. Это утверждение является первым законом Ньютона. Кинетическая энергия свободной частицы задается формулами
Квантовые частицы описываются уравнением Шредингера

Решения этого уравнения даются суперпозицией волновых функций, которые имеют вид
,
где
,
– Любое комплексное число.
Волновой вектор
является для свободной квантовомеханической частицы квантовым числом.
Свободная квантовая частица может находиться в состоянии со строго визначениы волновым вектором. Тогда ее импульс тоже строго определен и равняется
. В таком случае энергия частицы тоже определенная и равняется E. Однако, квантовая частица может находиться также в смешанном состоянии, в котором ни импульс, ни энергия не определены.
Релятивистские квантовые частицы описываются разными уравнениями движения, в зависимости от типа частиц. Для электронов и одновременно их античастиц позитронов справедливо уравнение Дирака. В состоянии с определенным значением импульса p энергия частиц равна
,
где знак + соответствует электрону, а знак – соответствует позитрону. Для релятивистского электрона появляется также дополнительное квантовое число – спин.
Другие частицы описываются своими специфическими уравнениями, например безспинова частица описывается уравнением Клейна-Гордона, фотоны – уравнениями Максвелла, т.
Совокупность свободных частиц образует идеальный газ.
Несмотря на простоту определения, в физике понятия свободной частицы играет очень большую роль, поскольку уравнение движения должны прежде всего удовлетворяться для свободных частиц.
В классической физике свободная частица сохраняет свою скорость в инерциальной системе отсчета. Это утверждение является первым законом Ньютона. Кинетическая энергия свободной частицы задается формулами
Квантовые частицы описываются уравнением Шредингера

Решения этого уравнения даются суперпозицией волновых функций, которые имеют вид

где


Волновой вектор

Свободная квантовая частица может находиться в состоянии со строго визначениы волновым вектором. Тогда ее импульс тоже строго определен и равняется

Релятивистские квантовые частицы описываются разными уравнениями движения, в зависимости от типа частиц. Для электронов и одновременно их античастиц позитронов справедливо уравнение Дирака. В состоянии с определенным значением импульса p энергия частиц равна

где знак + соответствует электрону, а знак – соответствует позитрону. Для релятивистского электрона появляется также дополнительное квантовое число – спин.
Другие частицы описываются своими специфическими уравнениями, например безспинова частица описывается уравнением Клейна-Гордона, фотоны – уравнениями Максвелла, т.


Уравнения Дирака
Уравнения Дирака – релятивистское квантовомеханическая уравнение, описывающее частицу со спином 1 / 2. Предложенное Полем Дираком в 1928 году. Уравнения Дирака для вектора состояния ? свободной
ПОДРОБНЕЕ
Кинетическая энергия
Кинетическая энергия – часть энергии физической системы, которую она имеет благодаря движения. Кинетическую энергию принято обозначать буквами K или T. В случае частицы с массой m и скоростью
ПОДРОБНЕЕ
Вектор состояния
Вектор состояния – совокупность характеристик, однозначно определяют состояние квантовой системы. Понятие вектор состояния является обобщением понятия волновой функции. Волновая функция, эволюция
ПОДРОБНЕЕ
Корпускулярно-волновой дуализм
Корпускулярно-волновой дуализм – предложенная Луи де Бройлем гипотеза о том, что любая элементарная частица имеет волновые свойства, а любая волна имеет свойства, характерные для частицы. Гипотеза де
ПОДРОБНЕЕ
Рассеивание частиц
Схема рассеяния. b – прицельный расстояние, ? – угол рассеяния Рассеяние – изменение направления движения частиц или распространения волн вследствие столкновений с другими частицами. Количественно
ПОДРОБНЕЕ