V-kosmose.com

Корпускулярно-волновой дуализм

Физика > Двойственность волновых частиц

 

Рассмотрите принципы и свойства корпускулярно-волнового дуализма – объекты наделены характеристиками волн и частиц: опыт Юнга с щелями и фотоэффект Эйнштейна.

Все физические объекты обладают характеристиками волн и частиц.

Задача обучения

  • Рассмотрите эксперименты, продемонстрировавшие корпускулярно-волновой дуализм.

Основные пункты

  • Все в природе ведет себя как частица или волна.
  • Корпускулярно-волновой дуализм обычно скрывается в макроскопических явлениях.
  • В эксперименте двойной щели отображено частичное свойство локализации. Но множественные повторения демонстрируют интерференционную картину: каждое событие определяется вероятностью.

Термины

  • Уравнения Максвелла – список формул, характеризующих генерацию и перемены электрических и магнитных полей.
  • Черное тело – идеализированное физическое тело, впитывающее все поступающие ЭМ-лучи.
  • Фотоэлектрические эффекты – электроны выходят из вещества из-за поглощения энергии ЭМ-лучей.

Все физические объекты обладают характеристиками волн и частиц. Эта двойственность касается неспособности этих элементов описать поведение микроскопических объектов.

Если мы обратимся к классической физике, то волны и частички выступают разными понятиями. Более того, они даже являются взаимоисключающими в том смысле, что ни один не обладает свойствами другого. Наш голос нельзя локализовать в космосе, а бейсбольный мячик не исчезает из-за разрушительных помех. Тогда откуда появилась двойственность? Ее выявили экспериментально:

  • Двойная щель Юнга. В начале 19 века этот эксперимент доказал, что свет выступает волной. В 1861 году Джеймс Максвелл охарактеризовал свет как распространение электромагнитных волн и привязал к своим формулам.
  • Излучение черного тела. В 1901 году Максу Планку было нужно объяснить наблюдаемый световой спектр, излучающийся светящимся объектом. Он предположил, что излучаемая энергия квантуется. Это вступало в противоречие с мнением, что ЭМ-лучи – волны.
  • Фотоэлектрический эффект. В 1905 году Альберт Эйнштейн выявил наличие фотонов и квантов.
  • Волна де Бройля. В 1924 году Бройль вывел гипотезу, утверждая, что вся материя обладает волнообразной природой. Вскоре это подтвердилось наблюдениями, где электроны отображали дифракционные картины.

Это показало, что все в природе ведет себя как частичка и волна. Из-за этого двойственность волновых частиц выступает объектом споров в квантовой физике. Дело в том, что присутствие вероятности заставляет случайным образом принимать один из вариантов и получать лишь «частичный» результат.

Почему же бейсбольный мяч не ведет себя как волна? Длина волны материи летящего мяча на его привычной скорости крайне незначительная по отношению к его размеру, так что волнообразное поведение просто остается незамеченным.


Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)