Постоянная Планка и и ее роль в квантовой физике
Постоянная Планка (обозначается как ℏ, h с палочкой через него) описывает связь между энергией и частотой для фотонов, а также между импульсом и длиной волны для материальных частиц, таких как электроны.
Постоянная Планка имеет значение, равное приблизительно 6.63 × 10^(-34) дж⋅с (джоуль-секунды) или 4.14 × 10^(-15) эВ⋅с (электрон-вольт-секунды).
Роль постоянной Планка в квантовой физике заключается в следующем:
1. Квантование энергии: Постоянная Планка связывает энергии и частоты с помощью уравнения Эйнштейна E = hν, где E – энергия, h – постоянная Планка, ν – частота. Это означает, что энергия переносимая фотоном связана с его частотой, а не может принимать произвольные значения.
2. Квантование импульса: Постоянная Планка также связывает импульс и длину волны материальных частиц с помощью формулы p = h/λ, где p – импульс, h – постоянная Планка, λ – длина волны. Это означает, что импульс материальных частиц также квантуется и может иметь только определенные значения, связанные с длиной волны частицы.
3. Неопределенность: Постоянная Планка также играет ключевую роль в принципе неопределенности Гейзенберга, который утверждает, что существует фундаментальное ограничение точности, с которой можно одновременно измерить координату и импульс частицы. Это ограничение связано с соотношением неопределенности Δx Δp ≥ ℏ/2, где Δx – неопределенность координаты, Δp – неопределенность импульса, ℏ – постоянная Планка.
4. Точка зрения квантовой теории поля: В квантовой теории поля, постоянная Планка находит применение в квантовании поля. Она позволяет установить связь между числом квантов полей в квантовом состоянии и их энергией.
Постоянная Планка играет центральную роль в квантовой физике, связывая энергию, частоту и импульс с помощью квантовых соотношений. Она является фундаментальной константой и используется в широком спектре квантовых явлений и теорий.