Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
1
v~ Т ’
называемых волновым числом. Волновые числа широко используются в оптической спектроскопии. Единицей их измерения* является сантиметр в минус первой степени (см-1). Для света в вакууме
v = Т = 7~ ’ (9а)
где v — частота. Волновое число пропорционально частоте, но его не следует путать с частотой.
Заметим, что в оптической области длины волн и волновые числа могут быть измерены очень точно, гораздо точнее скорости
света. Поэтому в оптической области нам гораздо точнее известны
волновые числа, нежели соответствующие частоты. С другой стороны, в микроволновой области частоты измеряют с большей точностью, и здесь они известны точнее соответствующих волновых чисел или длин волн.
10. В гл. 1 мы упоминали о некоторых методах измерения фундаментальных констант. Хронологически это первые методы. Лучшие современные значения основных констант получены, однако, не в этих простых измерениях. Мы привели их лишь для знакомства с принципиальными возможностями. В действительности лучшие значения фундаментальных констант получены при измерениях ряда связанных величин, которые выражаются через эти (и другие) константы с помощью теоретических формул, в справедливости которых мы уверены. Из этих величин можно получить значения соответствующих констант. Число таких измеримых величин больше числа фундаментальных констант, и,уравнения оказываются переопределенными. Это обстоятельство позволяет проверить внутреннее согласие измеренных! величин, которые принимаются"во внимание при определении констант.
56
Энергия
11. Рассмотрим теперь единицы, используемые в микрофизике для измерения энергии. Одной из наиболее употребительных единиц является электрон-вольт. (эВ). Она определяется как энергия, приобретаемая элементарным зарядом е при прохождении разности потенциалов один вольт. Воспользовавшись значением е из табл. 2А, можно выразить электрон-вольт в эргах:
1эВ= 1,6.10-“ эрг. (11а)
Кроме электрон-вольта, используют и производные единицы:
1 кэВ = 1000 эВ, 1 МэВ = 10е эВ,
1 ГэВ = 103 МэВ = 109 эВ;
кэВ — сокращенно килоэлектрон-вольт, МэВ — мегаэлектрон-вольт, ГэВ — гигаэлектрон-вольт. Электрон-вольт является единицей, особенно удобной в атомной физике, так как энергия связи внешних электронов у атомов имеет порядок 1 эВ. В ядерной физике, где энергии связи частиц в ядре порядка 1 МэВ, удобнее эта единица. И наконец, единица гигаэлектрон-вольт используется при рассмотрении взаимодействия элементарных частиц при очень высоких энергиях.
12. В гл. 1 мы говорили о важном значении констант с и Л. Особенно часто они встречаются в релятивистской квантовой физике, где по этой причине удобно работать с системой единиц, в которой константы с и h безразмерны и равны единице: с—%=1.
Читатель чувствует, что эти определения нарушают наши представления о физической размерности. Следует, однако, понять, что определенные размерности, которые мы приписываем различным физическим величинам, основаны на произвольном соглашении. Строгое утверждение заключается в том, что физические величины, которые можно непосредственно сравнивать, имеют одинаковую «физическую размерность». Во всех остальных случаях приписывание размерности основано на некоторых соотношениях, в фундаментальный характер которых мы верим. Например, имея в виду фундаментальный характер такой постоянной, как скорость света, можно связать расстояние л: и время t выражением x=ct, что дает нам возможность измерять расстояние и время в одних и тех же единицах. Так поступают астрономы, измеряя расстояние в световых годах.
Если положить А=с=1, то многие формулы приобретают более простой, ясный и привлекательный вид, и нам хотелось бы воспользоваться такой возможностью в этой книге. Но постоянное использование таких единиц создало бы ненужные трудности при чтении других книг по квантовой физике, большинство которых основано на системах единиц СИ или СГС. По этой причине мы будем пользоваться главным образом системой СГС.
13. Напишем теперь некоторые соотношения между различными физическими величинами, которые возникают благодаря существо-
57
Таблица 14А. Множители для переходов между различными единицами энергии
Энергия Е Молярная энергия N0E Температура Масса Частота Волновое Длина
число волны
эВ эрг эр г/моль кал/моль Е/к, К E/c'z, а.е.м. E/h, Гц E/hc, см-1 hc/E, А
1 эВ 1 1,6021-Ю-12 9,6487-1011 23050 11605 1,0736-10-9 2,4181-10и 8065,8 12398
1 эрг 6,2418- Ю11 1 6,0226-1023 1,439-10™ 7,244-10i5 6,7010-Ю2 1,5093-102“ 5,0345-101'’ 1 ,9863-10-8
