Planck er konstant

Plancks konstant , også kalt handlingskvantum og indikert med , er en fysisk konstant som representerer minst mulig, eller elementær, handling . Den bestemmer at energi og de grunnleggende fysiske mengdene knyttet til den ikke utvikler seg kontinuerlig, men er kvantisert , det vil si at de bare kan anta flere verdier av denne konstanten. [1] $h$

Plancks konstant har dimensjonene til en energi for en tid , og i systemet med måleenheter for atomenheter utgjør den måleenheten for vinkelmomentet . Den tillater kvantisering av mengder som energi , momentum og vinkelmomentum, og oppdagelsen av det spilte en avgjørende rolle i fødselen og den påfølgende utviklingen av kvantemekanikken . Videre er det en av de grunnleggende konstantene som definerer finstrukturkonstanten eller Sommerfeld -konstanten . [2]

Den tar navnet fra Max Planck , som introduserte den i 1900 etter studier på spekteret av svart kroppsstråling .

Verdi

Verdien av Plancks konstant antas å være feilfri siden, fra og med 20. mai 2019, er det konstanten som brukes til å definere kilogram . [3] Den valgte verdien er: [4]

{\ displaystyle h = 6 {,} 626 \, 070 \, 15 \ ganger 10 ^ {- 34} \ {\ rm {J \ cdot s}}}

Uttrykket , som vanligvis er indikert for å gjøre det lettere å skrive i formler med symbolet , kalt " kutt " eller redusert Planck -konstant eller Dirac - konstant [5] , forekommer ofte i den matematiske behandlingen, som er: ${\ frac {h} {2 \ pi}}$ $\hbar$ $h$

{\ displaystyle \ hslash = {\ frac {h} {2 \ pi}} = 1 {,} 054 \, 571 \, 817 \ ldots \ ganger 10 ^ {- 34} \ {\ rm {J \ cdot s} } = 6 {,} 582 \, 119 \, 569 \ ldots \ ganger 10 ^ {- 16} \ {\ rm {eV \ cdot s}}}

Kvantisering av fysiske mengder

Plancks konstant er knyttet til kvantiseringen av de dynamiske størrelsene som karakteriserer materiens tilstand på mikroskopisk nivå, det vil si av partiklene som utgjør materie og lys: elektroner , protoner , nøytroner og fotoner . For eksempel kan energien som bæres av en elektromagnetisk bølge med konstant frekvens bare anta verdier lik: [6] $Og$ $\ nu$

E = nh \ nu \, \ quad n = 0,1,2,3, ...

Noen ganger er det mer praktisk å bruke vinkelhastigheten , som gir: ${\ displaystyle \ omega = 2 \ pi \ nu}$

E = n \ hbar \ omega \, \ quad n = 0,1,2,3, ...

Når det gjelder et atom, bestemmer kvantiseringen av vinkelmomentet i atomutslippsspekteret utslippslinjer som tilsvarer en serie kvantetall . Gitt det totale vinkelmomentet til et system med rotasjonsinvarians og vinkelmomentet målt langs en gitt retning, kan disse mengdene bare ta på seg verdiene $J$ $J_ {z}$

{\ begynne {matrise} J ^ {2} = j (j + 1) \ hbar ^ {2}, & j = 0,1 / 2,1,3 / 2, ... \\ J_ {z} = m \ hbar, \ qquad \ quad & m = -j, -j + 1, ..., j \ end {matrise}}

Derfor kan det kalles "kvantum av vinkelmomentum". $\hbar$

Usikkerhet

Plancks konstant går også inn i nøyaktighetsgrensen for å bestemme verdiene til par av variabler som energi-tid og posisjon-moment i henhold til Heisenbergs usikkerhetsprinsipp . Usikkerheten i målingen av posisjonen og usikkerheten i målingen av momentumet i samme retning, er faktisk begrenset av relasjonen: [7] $\ Delta x$ ${\ displaystyle \ Delta p_ {x}}$

\ Delta x \ Delta p_ {x} \ geq \ hbar

Imidlertid representerer usikkerhetsrelasjonene statistiske gjennomsnitt hvis verdier stammer fra et stort antall målinger [8] . Det bør derfor bemerkes at en mer grundig verifisering viser sammenhengen [9] :

\ Delta x \ Delta p_ {x} \ geq {\ frac {1} {2}} \ hbar

Merknader

^ Gianpaolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Onori, The Evolution of Physics (Volume 3) , Paravia, 2006, ISBN 88-395-1611-5 . s.429
^ Nicola Manini, Introduction to the Physics of Matter , Springer , 2014, ISBN 978-3-319-14381-1 . s.5
^ BIPM - måleenheter , på bipm.org . Hentet 23. juli 2019 (arkivert fra originalen 23. desember 2018) .
^ Fundamental Physical Constants fra NIST , på physics.nist.gov . Hentet 23. juli 2019 .
^ David J. Griffiths, Introduction to quantum mechanics , Ambrosiana Publishing House, 2015, ISBN 978-88-08-08747-8 . s.2
^ Gianpaolo Parodi, Marco Ostili, Guglielmo Mochi Onori, The Evolution of Physics (Volume 3) , Paravia, 2006, ISBN 88-395-1611-5 . s.453
^ Paolo Mazzoldi, Massimo Nigro, Cesare Voci, Physics (Volume II) , EdiSES Editore, 2001, ISBN 88-7959-152-5 . s.717
^ Caforio - Ferilli, PHYSICA 2000, Atomer, kjerner og partikler .
^ Singh, Modern Physics for Engineers .

Bibliografi

Paolo Silvestroni, Fundamentals of chemistry , 10. utgave, CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8 .

Relaterte elementer

Eksterne lenker

( EN ) Plancks konstant , i Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

( NO ) IUPAC Gold Book, "Planck constant" , på goldbook.iupac.org .