Πότε και πού επικαλύπτονται οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής κίνησης;
Αρχή αλληλογραφίας:
Αυτή η αρχή δηλώνει ότι η κβαντική μηχανική πρέπει να μειώσει την κλασσική μηχανική στο όριο των μεγάλων κβαντικών αριθμών ή μεγάλων μάζων .
Εδώ λειτουργεί:
* Μεγάλοι κβαντικοί αριθμοί: Όταν ασχολείσαι με συστήματα όπου οι κβαντικοί αριθμοί (όπως τα επίπεδα ενέργειας ή η γωνιακή ορμή) είναι μεγάλες, οι διαφορές μεταξύ των επιπέδων ενέργειας γίνονται μικρές σε σύγκριση με τη συνολική ενέργεια. Το σύστημα συμπεριφέρεται περισσότερο σαν ένα συνεχές σύστημα, πιο κοντά στην κλασική περιγραφή.
* μεγάλες μάζες: Καθώς η μάζα ενός αντικειμένου αυξάνεται, το μήκος κύματος De Broglie μειώνεται (λ =H/MV, όπου η H είναι η σταθερά του Planck, το M είναι μάζα και το V είναι ταχύτητα). Ένα μικρότερο μήκος κύματος σημαίνει ότι οι ιδιότητες που μοιάζουν με κύματα γίνονται λιγότερο έντονες και το αντικείμενο συμπεριφέρεται περισσότερο σαν ένα κλασικό σωματίδιο.
Παραδείγματα επικάλυψης:
1. Μακροσκοπικά αντικείμενα: Ένα μπέιζμπολ που ρίχνεται στον αέρα μπορεί να περιγραφεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας τους νόμους του Νεύτωνα επειδή η μάζα του είναι τόσο μεγάλη ώστε η φύση του που μοιάζει με κύματα είναι πρακτικά αμελητέα.
2. Φωτόνια υψηλής ενέργειας: Όταν τα φωτόνια έχουν πολύ υψηλές ενέργειες (όπως ακτίνες Χ ή ακτίνες γάμμα), η ορμή τους γίνεται σημαντική και η συμπεριφορά τους μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας κλασικές εξισώσεις κύματος.
3. ημικλασικές προσεγγίσεις: Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια ημικλασική προσέγγιση, όπου χρησιμοποιούμε την κλασσική μηχανική για να περιγράψουμε την κίνηση των σωματιδίων, αλλά να ενσωματώνουμε κβαντικά αποτελέσματα όπως η ποσοτικοποίηση των επιπέδων ενέργειας. Αυτό είναι κοινό στην ατομική και μοριακή φυσική.
Σημαντική σημείωση:
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι η κλασσική μηχανική είναι μια περίπτωση περιορισμού της κβαντικής μηχανικής. Η κβαντική μηχανική είναι η πιο θεμελιώδης θεωρία και μπορεί να περιγράψει τόσο μικροσκοπικά όσο και μακροσκοπικά συστήματα. Η κλασική μηχανική παρέχει μια απλούστερη και πιο διαισθητική περιγραφή για τα καθημερινά φαινόμενα, αλλά καταρρέει σε μικροσκοπικό επίπεδο.
