量子力學對我們現代科技有哪些作用

時間 2021-08-31 00:28:25

1樓:匿名使用者

很多作用,說實話,很簡單乙個例子就是2023年,ibm瑞士蘇黎士實驗室的葛·賓尼(gerd binning)和海•羅雷爾(heinrich rohrer)根據量子力學原理研製出世界上第一台掃瞄隧道顯微鏡(scanning tunneling microscope,簡稱stm).stm使人類第一次能夠實時地觀察單個原子在物質表面的排列狀態和與表面電子行為有關的物化性質,在表面科學、材料科學、生命科學等領域的研究中有著重大的意義和廣泛的應用前景,被國際科學界公認為80年代世界十大科技成就之一.為表彰stm的發明者們對科學研究的傑出貢獻,2023年賓尼和羅雷爾被授予諾貝爾物理學獎.

與其它表面分析技術相比,stm具有如下獨特的優點:

1.具有原子級高解析度,stm在平行和垂直於樣品表面方向的解析度分別可達0.1nm和0.01nm,即可以分辨出單個原子.

2.可實時再現樣品表面的三維圖象,用於對表面結構的研究及表面擴散等動態過程的研究.

3.可以觀察單個原子層的區域性表面結構,因而可直接觀察到表面缺陷、表面重構、表面吸附體的形態和位置.

4.可在真空、大氣、常溫等不同環境下工作,樣品甚至可浸在水和其它溶液中.不需要特別的製樣技術並且探測過程對樣品無損傷.這些特點特別適用於研究生物樣品和在不同實驗條件下對樣品表面的評價,例如對於多相催化機理、超導機制、電化學反應過程中電極表面變化的監測等.

5.配合掃瞄隧道譜(sts)可以得到有關表面電子結構的資訊,例如表面不同層次的態密度、表面電子阱、電荷密度波、表面勢壘的變化和能隙結構等.

6.利用stm針尖,可實現對原子和分子的移動和操縱,這為奈米科技的全面發展奠定了基礎.

stm也存在因本身的工作方式所造成的侷限性.stm所觀察的樣品必須具有一定的導電性,因此它只能直接觀察導體和半導體的表面結構,對於非導電材料,必須在其表面覆蓋一層導電膜,但導電膜的粒度和均勻性等問題會限制圖象對真實表面的解析度.然而,有許多感興趣的研究物件是不導電的,這就限制了stm應用.另外,即使對於導電樣品,stm觀察到的是對應於表面費公尺能級處的態密度,如果樣品表面原子種類不同,或樣品表面吸附有原子、分子時,即當樣品表面存在非單一電子態時,stm得到的並不是真實的表面形貌,而是表面形貌和表面電子性質的綜合結果.

2樓:社南棠華

量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科,它主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論,它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一,而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。

簡而言之,就是基礎!!

3樓:匿名使用者

基礎作用與促進作用。

量子力學在現代生活中有什麼應用

4樓:阿沾

從雷射、電子顯微鏡、原子鐘到核磁共振的醫學影象顯示裝置,都關鍵地依靠了量子力學的原理和效應。對半導體的研究導致了二極體和三極體的發明,最後為現代的電子工業鋪平了道路。在核**的發明過程中,量子力學的概念也起了乙個關鍵的作用。

在上述這些發明創造中,量子力學的概念和數學描述,往往很少直接起了乙個作用,而是固體物理學、化學、材料科學或者核物理學的概念和規則,起了主要作用,在所有這些學科中,量子力學均是其基礎,這些學科的基本理論,全部是建立在量子力學之上的。

基本原理

量子力學基本的數學框架建立於:量子態的描述和統計詮釋、運動方程、觀測物理量之間的對應規則、測量公設、全同粒子公設的基礎上。

在量子力學中,乙個物理體系的狀態由狀態函式表示,狀態函式的任意線性疊加仍然代表體系的一種可能狀態。狀態隨時間的變化遵循乙個線性微分方程,該方程預言體系的行為,物理量由滿足一定條件的、代表某種運算的算符表示。

測量處於某一狀態的物理體系的某一物理量的操作,對應於代表該量的算符對其狀態函式的作用;測量的可能取值由該算符的本徵方程決定,測量的期望值由乙個包含該算符的積分方程計算。 (一般而言,量子力學並不對一次觀測確定地預言乙個單獨的結果。

5樓:doo笨笨熊

量子力學在現代生活中的應用越來越重要,如量子資訊學、量子密碼術、量子計算機、量子溫度計等。量子資訊學是量子力學與資訊科學相結合的產物,以量子力學的態疊加原理為基礎,研究資訊處理的一門新興前沿科學。量子資訊學包括量子密碼術、量子通訊、量子計算機等幾個方面。

另外,用量子力學的方法可以模擬材料中電子的行為,因此,量子力學是應用於計算材料和分子性質最精確的理論基礎。乙個很具體的例子,掃瞄隧道顯微鏡就是根據量子力學的原理研製的。醫學上的核心共振成像技術也是根據量子理論產生的。

還有很多例子,比如現代軍事中的原子彈、氫彈的研製和**原理,都很大程度依賴於量子力學。個人覺得,量子力學在現代生活中的應用無處不在,只要用心觀察。

量子物理對現代生活的影響

6樓:車此一家

量子資訊的發展對未來的生活可能有重大影響,但就在目前考慮,量子力學最大的影響是半導體晶元。如果沒有量子力學的發展,就沒有半導體晶元的發明,那麼我們今天熟悉的各種數碼產品都不復存在了。至於相對論,廣義相對論最大的影響是gps的定位功能,如果沒有廣義相對論的修正我們做不到精確到街道級別的衛星定位。

量子力學對現代化學的貢獻,化學和量子力學的區別

更上百層樓 量子力學對於現代化學研究原子 分子 凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構 性質起到促進的作用。量子力學與相對論一起構成現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是現代物理學的基礎理論之一,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。量子力學徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界裡,粒子...

關於量子力學,關於量子力學和相對論?

話說天文 對於一個物理學生的話量子力學一般開設在大二下或者大三。本科階段的量子力學往往只研究一個或兩個粒子。你除了數學上要有比較紮實的微積分和線性代數的功底外,還要有數學物理方法 這個沒有你會很懵,只能學得很淺 理論力學 這個必須得有 和一點點電動力學的基礎 電動力學不是必要的 量子力學裡面前面的圍...

量子力學和相對論哪個對,相對論與量子力學到底誰是對的

量子力學和相對論演算法分別適用於圍觀粒子世界和巨集觀天體。既然他們之間並不統一,只能說明一個問題 這兩種理論都是近似理論,分別在各自適用領域具有工程意義,也就是計算偏差足夠小,完全可以用於工程計算而不會導致較大誤差。但是,準確是相對的,不準確是絕對的!也就是量子力學和相對論都僅僅是一種演算法而已,而...