Войти на сайт

или
Регистрация

Навигация


Содержание

І. 1. Особенности становления квантовой механики и ее предмета.

2. Основные принципы квантово-механического описания.

ІІ. Чем отличаются статистические закономерности в природе от динамических. Приведите примеры.

ІІІ. 1. За какое выдающееся открытие два советских физика и один американский были удостоены в 1963 г. Нобелевской премии. Как оно связано с квантовой механикой.


І. 1. Особенности становления квантовой механики и ее предмета

Квантовая механика – это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне. Ее появление совпало с началом века. В основе квантово – полевой картины мира (КПКМ) лежит новая физическая теория – квантовая механика, описывающая состояние и движение микрообъектов. Это была четвертая после механики, электродинамики и теории относительности фундаментальная физическая теория. Она является базой для развития современного естествознания. Ее разработка явилась величайшей революцией в познании мира. В основе квантовой механики лежат фундаментальные идеи о квантовании физических и величин и корпускулярно – волновом дуализме. Идея квантования сформировалась на основе ряда открытий в конце XІX – начале XX веков.

В 1897 г. был открыт электрон, его заряд оказался элементарным т.е. самым наименьшим, существующим в природе в свободном состоянии. Заряд любого тела равен целому числу элементарных зарядов. Таким образом, электрический заряд дискретен, равенство q = ± ne представляет формулу квантования электрического заряда.

Во второй половине XX в. в результате исследования теплового излучения было открыто ряд законов: Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина

М. Планк в 1900 г. предположил следующую теорию (Квантовая гипотеза Планка), что свет испускается неделимыми порциями энергии – квантами и математически представил это в виде формулы

Е = h v

где V – частота света, а h – универсальная постоянная, характеризующая меру дискретной порции энергии, которой обмениваются вещество и излучение. В атомную теорию вошли, таким образом, прерывистые физические величины, которые могут изменятся только скачками.

Планк ввел в физику новые представления. Сам того же не желая Планк совершил переворот в физике. Его гипотеза стала началом новой квантовой физики (старая получила название классической). Квантовая гипотеза с момента ее появления упорно пробивала себе дорогу в физических представлениях и мировоззрении физиков. В конце XІX в. в результате экспериментов были установлены три закона фотоэффекта – это явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Два из них – независимость энергии выбиваемых электронов от интенсивности света, а зависимость ее только от частоты и наличия для каждого вещества красной границы фотоэффекта (минимальной частоты, при которой фотоэффект еще возможен) – не объяснялись на основе представлений ЭМКМИ.

В 1905 году для решения этих трудностей молодой А. Эйнштейн не только принял квантовую гипотезу Планка, но и расширил ее, предположил, что свет не только излучается квантами, но и распространяется и поглощается квантами

Он первым понял, дискретность – свойство света. Электромагнитное поле – поток квантов (фотонов) Эйнштейну удалось объяснить все экспериментальные данные, относящиеся к явлению фотоэффекта, испусканию веществом электронов под воздействием электромагнитного излучения.

Электроны, поглощая фотоны, увеличивают свою энергию и в результате способны покинуть вещество.

В 1911 английский физик Э. Резерфорд предположил модель атома: электроны движутся по законам Максвелла вокруг значительно более массивного атомного ядра. Резерфорд изучал прохождение a - частиц через тонкую металлическую фольгу. Его модель атома позволяла объяснить результаты экспериментов, но она противоречива.

В 1913 г. Н. Бор предположил, что электроны находятся на стационарных орбитах и не излучают энергию. Порция энергии излучается лишь при переходе с одной стационарной орбиты на другую:

hv= Ен – Ек

где Ен и Ек – энергия электрона на его начальной и конечной орбитах.

Существенно новый импульс квантово – механические представления получили благодаря, выдвинутой в 1924г. французским физиком Л.де Бройлем гипотезы, так называемого корпускулярно – волнового дуаделизма. Он утверждал, что частицы материи (а не только фотоны) обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Теория Бора позволила понять и объяснить атомные спектры и другой экспериментальный материал, накопленный в физике в конце XІX первой четверти XX вв. Это был несомненный успех. Последовательной теорией атомных и ядерных процессов стала квантовая механика, созданная в 1924-1927 гг.

В квантовой механике одинаковые частицы в одинаковых условиях могут вести себя по – разному. Законы квантовой механики - законы статистического характера. Квантовая механика отказывается от поиска индивидуальных законов элементарных частиц и устанавливает статистические законы.

На базе квантовой механики невозможно описать положение и скорость элементарной частицы или предсказать ее будущий путь. Волны вероятности говорят о вероятности встретить электрон в том или ином месте.

Квантовая теория уже не допускает вполне объективного описания природы. Человек перешел на тот уровень исследования, где влияние оказывается неустранимым в ходе эксперимента и фиксируемым результатом является взаимодействие изучаемого объекта и измерительного прибора.

На основании квантовой механики объясняются многие микропроцессы, происходящие в пределах атома, ядра и элементарных частиц – появились новые отрасли современной физики: квантовая оптика и квантовая теория твердого тела, квантовая электродинамика и многие другие.


I. 2. Основные принципы квантово – механического описания

 


Информация о работе «Квантовая механика – наука XX века»
Раздел: Физика
Количество знаков с пробелами: 20618
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
35387
0
0

... есть считывание квантового состояния частиц и воссоздание этого состояния на удаленном расстоянии. Правда, согласно квантовой механике, как только будет считана вся нужная информация, объект исчезнет и снова появится на свет только после квантовой сборки. Современному научному значению слова "телепортация" соответствует следующая процедура: объект дезинтегрируется (разрушается его квантовое ...

Скачать
68391
0
0

... и выдвигает новое определение: все системы, допускающие несводимое вероятностное описание, по определению считаются хаотическими [1, с.9]. 3. БРЮССЕЛЬСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ Э.Шрёдингер 3.1 Альтернативные интерпретации квантовой механики Вероятно, квантовая механика – одна из немногих, если не единственная работающая физическая теория, по поводу интерпретации которой ...

Скачать
12869
0
0

... динамических переменных. При этом неопределенность в измерениях связана не с несовершенством измерительной техники, а с объективными свойствами микромира. Завершение построения аппарата квантовой механики породило острые дискуссии в отношении интерпретации этой теории, поскольку она существенно отличается от классических теорий. Важное отличие состоит в том, что в классических теориях ...

Скачать
22682
0
1

... Модель атома водорода 1926- Шрёдингер-Волновое уравнение 1927- Гейзенберг-Соотношение неопределённостей. 1983- Туннельный микроскоп (...Академик В.Гинзбург (ФИАН): “Ну и дожили!”) Раздел 1. Экспериментальные основы квантовой механики. Волны материи. Простейшие полуклассические модели движений   Содержание: Движение частицы и движение сплошной среды. Корпускула и волна. Излучение и вещество ...

0 комментариев


Наверх