Тема: Концепции квантовой механики

Квантовая механика дает вероятностное описание для всех материальных объектов

Квантовомеханическое описание – вероятностное по своей сути для всех объектов. Как и для любой статистической теории, для квантовой механики возможны ситуации, когда случайные отклонения от среднего (флуктуации) оказываются несущественными. В таких ситуациях оказывается возможным делать однозначные, детерминистские предсказания. Чаще всего такие ситуации реализуются для макроскопических объектов. Однако и для объектов макромира (и даже мегамира) возможны ситуации, когда квантовая механика не позволяет дать однозначных детерминистских предсказаний, например «кошка Шредингера» или квантовые флуктуации, приведшие к рождению и первичной инфляции нашей Вселенной.

Красный свет не засвечивает фотопленку и фотобумагу потому, что энергия его фотонов мала по сравнению с энергией фотонов синего или зеленого света, и ее не хватает, чтобы инициировать фотохимическую реакцию

Опыт, схема и результат которого изображены на рисунке, позволяет продемонстрировать дифракцию электронов

Концепция корпускулярно-волнового дуализма утверждает, в частности, что луч света можно рассматривать и как распространяющуюся электромагнитную волну, и как поток частиц – фотонов (световых квантов).

Энергия каждого фотона при этом обратно пропорциональна длине световой волны

Корпускулярно-волновой дуализм – всеобщее свойство материи, в том числе и длинноволнового электромагнитного излучения.

Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны. Отсюда следует, что энергии фотонов красного света (длинноволновой части видимого диапазона) меньше, чем синего света (коротковолнового).

Именно поэтому красный свет, в отличие от синего, не засвечивает фотобумагу, не вызывает фотоэффект, не инициирует фотосинтез.

С точки зрения квантовой механики, точное измерение импульса электрона, находящегося в заданном атоме, невозможно, поскольку соотношение неопределенностей Гейзенберга запрещает точное знание импульса объекта, если его координата известна хоть с какой-то точностью

Если электрон находится в атоме, его координата известна с погрешностью не хуже поперечника атома:   Тогда, согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга, соответствующая компонента импульса может быть определена с погрешностью не менее   Для электрона (масса  ) это означает невозможность сделать погрешность определения его скорости меньше 

Волновые свойства электрона обнаруживаются в явлении дифракции электронного пучка на кристаллической решетке

Доказательством волновых свойств электрона может быть одно из двух основных волновых явлений (интерференция или дифракция), происходящее с самими электронами. В данном случае это дифракция электронного пучка на кристаллической решетке.

Ни при торможении быстрых электронов в веществе, ни при термоэлектронной эмиссии, ни при работе кинескопа (электронно-лучевой трубки) интерференции или дифракции электронов не возникает и, следовательно, их волновые свойства не проявляются.

Хорошей наглядной иллюстрацией принципа дополнительности может служить возникновении стереоэффекта (ощущения 3D) при предоставлении каждому глазу своего изображения сцены

Принцип дополнительности в широком смысле утверждает, что глубокое понимание сущности любого предмета или явления требует взгляда на него с разных, несовместимых точек зрения. Это очень похоже на стереоэффект (или, в современной терминологии, 3D-эффект), когда каждому глазу с помощью специальных очков предоставляется свое изображение сцены, снятое со своей точки расположения камеры. В результате возникает ощущение трехмерности, глубины изображения, реалистичности происходящего – в отличие от плоского двумерного изображения обычного кино или фото.

Точно предсказать положение и скорость частицы спустя заданное время позволяет классическая механика