Билет 12

Единство дискретности и непрерывности в теории излучения. Волновые и корпускулярные свойства света. Корпускулярно-волновой дуализ материи.

Единство дискретности и непрерывности в теории излучения

В классической физике вплоть до начала XX в. господствовало представление, что величины, с которыми она имеет дело, имеют непрерывный харак­тер. Открытие М Планком дискретного характера излучения и поглощения энергии коренным образом изменило господствующее представление о непрерывном характере физических процессов. Открытие кванта энергии нашло неожиданное подтверждение в открытии фотоэффекта, которое под­вергло сомнению утвердившуюся в оптике теорию о свете как разновидности электромагнитных колебаний. Таким образом, в учении о свете мы ясно прослеживаем смену дискретных представлений, когда свет рассматривали как поток отдельных корпускул, сначала представлениями волновыми, непрерывными, а впоследствии — снова дискретными. Волновая теория света, опирающаяся на понятие непрерывности, не отбросила целиком корпус кулярную теорию, основанную на идее дискретности, а стала рассматривать ее как частный, предельный случаи. В еще большей мере это относится к квантовой теории света, в которой такие дискретные величины, как квант света и импульс, рассматриваются во взаимосвязи с величинами непрерыв­ными, волновыми, какими являются частота и длина волны. Эта особенность находит воплощение в самом выражении энергии светового кванта через ее частоту: E=hv. Этот процесс развития научных представлений о свете посредством отрицания прежних дискретных представлений непрерывными, а непрерывных дискретными в философской литературе часто

рассматривается как один из примеров диалектического отрицания, известного как «отри цание отрицания» в развитии научного познания. Волновые свойства света

:Дисперсия - Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости. Белый цвет есть совокупность простых цветов. Интерференция - сложение двух волн, вследствие которого наблюдается усиление илн ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства

Дифракция. Опыт Юнга - явление огибания светом препятствий и попадание света в область геометрической тени; в широком смысле - всякое откло­нение при распространении света от законов геометрической оптики.

Поляризация - свет, прошедший через турмалин, будет представлять собой совокупность поперечных колебаний одного направления, определяемого ориентацией оси турмалина. Такой свет мы будем называть линейно поляризованным, а плоскость, содержащую направление колебаний и ось светово­го пучка, - плоскостью поляризации. корпускулярные свойства света:

Фотоэффект - Явление фотоэффекта обнаруживается при освещении цинковой пластины, соединенной со стержнем электрометра. Эффект Комптона - Эффектом Комптона называется изменение частоты или длинны волны фотонов при их рассеянии электронами и нуклонами. Корпускулярно-волновой дуализм — это теория о том, что свет представляется на микроуровне одновременно и как мельчайшие частицы (корпускулы), и как волны.

В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерфе­ренции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране ин­терференционную картину, определяемую уравнениями Максвелла.Тем не менее, эксперимент показывает, что фотон не есть короткий импульс элек­тромагнитного излучения, например, он не может быть разделен на несколько пучков оптическими делителями лучей. Корпускулярные свойства света проявляются при фотоэффекте Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).

Билет 13

Несостоятельность механического детерминизма. Понятие состояния в классической н квантовой теориях. Фундаментальность статистиче­ского описания.

!. Механический детерминизм- состояние изолированной системы в данный момент времени точно и однозначно определяет ее состояние в любой из предыдущих и последующих моментов времени.

2. Состояние в квантовой теории описывается волновой функцией, а в классической- законами движения Ньютона.

3. Фундаментальность статистического описания. Описание носит не детерминистический характер, а вероятностный (в статической). Фундаменталь­ное описание- вероятность, через нее и характеризуются причинно-следственные связи.

Билет 14

Соотношения неопределенности и принцип дополнительности. Принцип соответствия и специфика описания микромира. Поясните роль прибора в квантовой механике.

Принцип неопределенности (Гейзенберг, 1927): фундаментальное положение квантовой теории, отражающее ограничение информации о микрообъ­ектах самими средствами наблюдения.

Чем точнее задана одна из двух переменных, тем меньше точность сведений о другой.

Принцип дополнительности (Н.Бор. 1927); для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность которых дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. На­пример, дополнительными в квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины. Этот принцип получил широкое распространение. Его пытаются применять в психологии, биологии, этнографии, лингвистике и даже в литературе. Принцип соответствия (Бор. 1923) - (отражает объективную ценность физических теорий): новая теория не может быть справедливой, если не будет содержать в качестве предельного случая старую теорию, относящуюся к тем же явлениям, если она уже подтверждена опытом в этой области. Специфика описания микромира.

Микромир - невидимый мир микрообъектов: атомов, электронов, нейтронов, протонов и пр. Он не может быть описан понятиями и принципами клас­сической физики, т.к. класс, физика не допускает объектов, обладающих свойствами и поля, и вещества. Подчеркивая кажущуюся противоречивость свойств микрообъектов, у которых эти свойства дополняют друг друга, Н.Бор выдвинул принцип дополнительности. При одном описании или наблю­дении за поведением микрочастицы удобнее представлять ее волной, а при другом - частицей. Единая картина синтезирует эти описания. Роль прибора в квантовой механике.

Причина принципиальной неточности определения физических величин в квантовой механике - взаимодействие с макроскопическим прибором, кото­рые нельзя устранить никаким усовершенствованием прибора. Соприкасаются и взаимодействуют объекты разных миров: для изучения микромира используются приборы и наблюдатели из макромира, вносящие неустранимые искажения в состояния микрообъектов. Поэтому будущее состояние микрочастицы не может быть достоверно и точно предсказано.