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Quantum Wonderland

Quantum Wonderland. “I can‘t believe that!” said Alice. “Can’t you?” the Queen. “Try again: draw a long breath and shut your eyes.” Alice laughed. “There‘s no use trying,” she said: “one can’t believe impossible things.”

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Presentation Transcript

  1. Quantum Wonderland “I can‘t believe that!” said Alice. “Can’t you?” the Queen. “Try again: draw a long breath and shut your eyes.” Alice laughed. “There‘s no use trying,” she said: “one can’t believe impossible things.” “I daresay you haven‘t had much practice,” said the Queen. “When I was your age, I always did it for half-an-hour a day. Why, sometimes I’ve believed as many as six impossible things before breakfast” (Lewis 127).

  2. Ernst Mach No statement in natural science is admissible unless it is empirically verifiable. 實證論 Positivism 只有能觀察的才算數！ 馬赫不認為原子是可實證可觀察的，因此也是無必要的！

  3. 微觀世界無法直接觀察到，它真的存在嗎？ 只有能觀察的才算數！ Brownian Motion Perrin 1913 the motion of colloidal particles of radius 0.53µm, as seen under the microscope, Robert Brown, 植物學家1773–1858

  4. Albert Einstein, 1905

  5. 布朗運動平均距離出發點多遠？ 重複多次實驗，取平均 第N+1步的方向與之前已走的完全無關 與起點的平均距離與時間的平方根成正比！

  6. 布朗運動讓物理學家實際直接觀察到原子！

  7. 原子是電中性，那電荷從哪來？ 陰極射線

  8. J. J. Thomson 英國 陰極射線是由原子的構成材料所組成！1897

  9. 陰極射線帶負電，所以不是由原子或分子構成

  10. - 加上磁場可量出電荷質量比，此比遠大於一般帶電氫原子，而且此值對任何材質所發出的陰極射線都相同。 發現了比原子更加細分的一種物質狀態，此狀態只有一種，組成了所有的原子！這比原子論又跨進了一大步！ 電子 Electron

  11. 電子是無法分割的！ - 電子如何擺在原子中呢？

  12. 你可以假設其餘的正電荷均勻分布在原子中！ 如此電子可以穩定靜止於原子之中！

  13. 但事不從人願！ Rutherford1910

  14. 原子內的正電與大部分的質量集中於極小的原子核 原子核 Nucleus

  15. 電子在一個很重的帶正電的原子核旁如何維持穩定狀態？電子在一個很重的帶正電的原子核旁如何維持穩定狀態？ 電子可以繞著原子核轉動： But, this is not right!

  16. 加速的電荷會發出對應頻率的電磁波，就是光!加速的電荷會發出對應頻率的電磁波，就是光! 軌道大小是任意的，因此，電子繞行的周期是任意的，放出的光頻率是連續的！

  17. 光帶走能量! 放出的光頻率是連續的！

  18. 原子光譜 Spectrum 氣體放電

  19. 氣體在高電壓下游離而通電，通過的電子激發氣體原子，能量以發光方式釋出。氣體在高電壓下游離而通電，通過的電子激發氣體原子，能量以發光方式釋出。 氣體放電

  20. 原子光譜 Spectrum 原子放出的光頻率不是連續的！而且呈現特定的形式！ 這形式形成了原子的特徵！

  21. Spectrum of Hydrogen Spectrum of Iron

  22. 吸收光譜

  23. 分子光譜

  24. 光譜對天文非常重要 遠處星體的紅位移 The universe is expanding!!!!!!

  25. Hα Hβ OII OIII

  26. Balmer Series of H

  27. RH is the Rydberg Constantfor hydrogen Why?

  28. Lyman Series

  29. Lyman series Balmer series Paschen series Brackett series Pfund series Humphreys series

  30. 依據原子模型，光譜是連續的。 加速的電荷會發出對應頻率的電磁波，就是光! 軌道大小是任意的，因此，電子繞行的周期是任意的，放出的光頻率是連續的！

  31. Lyman series Balmer series Paschen series Brackett series Pfund series Humphreys series 氫原子的光譜

  32. 波爾的原子模型

  33. 波爾知道光子 光子的能量是兩個態能量的差！ 光不是在電子在繞的時候發出，而是在跳的時候發出！

  34. 光不是在電子在繞的時候發出，而是在跳的時候發出！光不是在電子在繞的時候發出，而是在跳的時候發出！ - 這才是原子中的電子！電子是一系列的特徵態！ 這不是原子中的電子！

  35. 電子系統是一系列的特徵態！ 電子的性質就由它在每一個特徵態的強度來描述！

  36. n,m分別對應一個穩定的狀態，在狀態間跳躍時，狀態間能量差以光子形式釋放。n,m分別對應一個穩定的狀態，在狀態間跳躍時，狀態間能量差以光子形式釋放。

  37. 波爾的原子模型 電子只能選擇某些符合量子化條件的軌道形成穩定狀態 電子在穩定態之間躍遷，釋放的能量以一個光子釋出。

  38. 此神秘常數可以算出來！

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