מבוא לפיזיקה קוונטית

1. מבוא לפיזיקה קוונטית דוגמאות לפתרונות דידאקטיים הרצאה בהשתלמות אורנים 2009 פרנסיס דרקסלר קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם. אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי; פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה); העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.

2. תוכנית הלימודים החדשהקרינה וחומר אתר התוכנית

3. קשיים עיקריים בהוראת הפיזיקה הקוונטית • קשיים תפיסתיים : - לא אינטואיטיבית ( מנוגדת ל"שכל הישר") - שינוי קונספטואלי (לא עוד "מודל חדש") - לא ניתן להשתמש בדרך ההתפתחות ההיסטורית • תנאי קדם : - טיפול מתמטי מורכב (חדו''א, הסתברות) - מכניקה של חלקיקים מהירים (ת. היחסות הפרטית) - תורת הגלים

4. לאלו שעתה נולדו... • "לפני פחות מ - 50 שנה , ג'ורג אולנבק ואני, המצאנו את המושג "ספין".זה לא מפתיע שרוב הפיזיקאים הצעירים לא יודעים שהמושג הזה הומצא מתישהו. הם חושבים שהוא נכתב בספר בראשית, או שאולי זאת עוד הנחה של סר איזייק ניוטון, ומבחינתם הרי זה אותו הדבר..." סמואל א. גודסמית', בנאום בפני APS 1976

5. דואליות הקרינה האלקטרומגנטית

6. האפקט הפוטואלקטרי

8. ניסוי Taylor (1908(

9. ניסוי Taylor (1908(

10. תרגיל בניסוי Taylor

11. קרינה X (Roentgen 1895)

12. תופעת Compton (1923(

13. תופעת Compton (1923(

14. קרינת הגוף השחור

15. קרינת הגוף השחור

16. דואליות החומר

17. הנחת de Broglie(1924) • " מאחר והטבע הוא סימטרי במהותו, יש לראות את המושגים חלקיק וגל כמאפיינים בו זמנית גם את הקרינה וגם את החומר" פוטון חלקיק

18. מסלולי Bohr המסלולים הסטציונריים של Bohr = מסלולים בהםמתקיימים גלי חומר עומדים : זהו התנאי של Bohr לקוונטיות של התנע הזוויתי

19. מסלולי Bohr

20. הוכחות ניסיוניות לקיום גלי חומר • ניסוי Davisson – Germer (1927( • ניסוי G.P.Thomson (1927(

21. ניסוי Davisson – Germer (1927(

22. ניסוי Davisson – Germer (1927(

23. ניסוי Davisson – Germer (1927(תוצאות הניסוי :

24. ניסוי G.P.Thomson (1927(

25. ניסוי G.P.Thomson (1927(תוצאות הניסוי : 1630 1640 1640 1650 1610 23 26 30 37 51 5000 4000 3000 2000 1000

26. ניסוי G.P.Thomson (1927(

27. עיקרון הקומפלנטריות (ההשלמה) של Bohr • תופעות קוונטיות מגלות תכונות משלימות (שלא ניתן להבחין בהן יחד) - תכונות חלקיקיות או גליות - בהתאם לסוג הניסוי שבו הן מתגלות. בניסויים שתוכננו במעבר אנרגיה ותנע בדידים מתגלות תכונות חלקיקיות, ואילו בניסויים שתוכננו לבדיקת ההתפלגות המרחבית של האנרגיה, מופיעות תכונות גליות . • הסמל יין ויאנג (Bohr)

28. עיקרון הקומפלנטריות (ההשלמה) של Bohr

29. עיקרון הקומפלנטריות (ההשלמה) של Bohr

30. עיקרון האי וודאות של Heisenberg

31. משוואת Schroedinger (1926( אתר משוואת שרדינגר

32. .....הם אמרו, לא אני !! • "...לסיכום אני יכול לתאר את העבודה הזו כולה רק כמעשה ייאוש" מקס פלנק • "כשמדובר באטומים, השפה שימושית רק כמו בשירה. גם המשורר לא כל כך מוטרד מתיאור העובדות, כמו מיצירת דימויים" נילס בוהר • "מי שלא זועזע עמוקות ע''י תיאוריית הקוונטים,לא הבין אותה" נילס בוהר • "אני יכול להגיד במידה רבה של ביטחון, שאין אדם שמבין את המכניקה הקוונטית" ריצ'רד פ. פיינמן