Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Молекулярная физика и термодинамика Элементы квантовой статистики Электрические свойства кристаллов Элементы ядерной физики Атомная физика Закон радиоактивного распада Примеры решения задач физика

Что такое соотношения неопределенностей Гейзенберга?

Де Бройль предложил, что каждая частица, обладающая в данной системе отсчета энергией Е и импульсом , может быть описана плоской волной, характеризуемой частотой  и длиной волны . Шредингер создал математическую теорию, описывающую поведение этой волны в зависимости от параметров частицы и начальных условий. Чем же является эта волна? Наиболее распространенной является вероятностная интерпретация: волна определяет вероятность нахождения частицы в различных точках пространства.

Рассмотрим, в соответствии с этой интерпретацией, частицу, двигающуюся прямолинейно и равноверно. Зная массу и скорость частицы можно рассчитать ее импульс, а значит и длину соответствующей ей волны. Но плоская волна определенной длины «не может иметь конца» - она «занимает все пространство», а это значит, что частицу с одинаковой вероятностью можно встретить в любом месте пространства. Или, иными словами, если импульс частицы задан точно, то ее местоположение совершенно неопределенно. Можно показать, что верно и обратное утверждение.

Подобные этому количественные соотношения (соотношения неопределенностей) были установлены Гейзенбергом, например:

где Dx и Dpx – неопределенности в задании координаты и проекции импульса частицы соответственно.

Таким образом, эти соотношения устанавливают связь между неопределенностями в задании механических параметров частиц, ярко демонстрируя своеобразие описания микромира квантовой физикой.

Как изменился характер описываемых причинно-следственных связей при переходе от классической механики к квантовой?

- В рамках классической механики знание начальных условий (положения и скорости частиц при t=0) для системы частиц дает возможность рассчитать состояние системы в любой другой момент времени, причем это состояние определяется начальными условиями совершенно однозначно: будущее мира полностью определено его прошлым. Квантовая механика дает возможность однозначно определить лишь вероятность того или иного состояния системы в любой момент времени: прошлое лишь создает предрасположенность к тому или иному будущему.

Что такое люминесценция?

- Люминесценция представляет собой излучение света телами, избыточное над их тепловым излучением. Люминесценция вызывается переходом излучающих частиц в возбужденное состояние под действием освещения тела (фотолюминесценция), вследствие бомбардировки электронами (катодолюминесценция), при пропускании тока (электролюминесценция), при химических реакциях (хемилюминесценция).

Что такое лазер?

Лазер (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation; оптический квантовый генератор: ОКГ) это источник электромагнитного излучения, действие которого основано на усилении света в результате индуцированного излучения атомов. Излучение лазера характеризуется высокой направленностью и большой плотностью энергии.

Индуцированное излучение - процесс испускания электромагнитных волн возбужденными атомами под действием вынуждающего излучения. Частота, фаза, поляризация и направление испускаемого и вынуждающего излучения совпадают.


Что такое радиоактивный распад и какие закономерности могут быть выявлены в этом явлении?

Радиоактивный распад – это самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ядерных излучений. Эти излучения имеют сложный состав: a-частицы, b-частицы, g-лучи.

где a-частица - ядро атома гелия

b-частица -  электрон.

g-лучи - коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 0,1 нм.

Темп распада может быть охарактеризован периодом полураспада – промежутком времени, в течение которого в среднем распадается половина всех атомов данного радиоактивного вещества. В соответствии с этим понятием может быть записан закон радиоактивного распада:

где  N 0- число не распавшихся ядер в момент времени t = 0

N - число не распавшихся ядер в момент времени t

T - период полураспада

Закон радиоактивного распада – закон статистический, он справедлив лишь для объектов, содержащих большие количества делящихся ядер, и дает возможность рассчитать долю наличных радиоактивных ядер, не распавшихся к данному моменту. О «судьбе» какого-либо определенного ядра закон никакой информации не дает.

Что такое фундаментальные взаимодействия?

- Несмотря на разнообразие взаимодействий тел друг с другом, в природе, по современным данным, имеется лишь четыре типа фундаментальных (не сводимых друг к другу) взаимодействий (в порядке возрастания интенсивности взаимодействия):

гравитационное взаимодействие, проявлением которого являются силы, которые определяются массами взаимодействующих тел;

слабое взаимодействие, проявлением которого являются b-распад ядер (испускание ядром электрона: ), процессы К-захвата (захват ядром электрона из своей оболочки: ), многие виды распада элементарных частиц (например, распад нейтрона: ) и процессы взаимодействия нейтрино с веществом (нейтрино (n) - электрически нейтральная элементарная частица, масса покоя которой равна нулю);

электромагнитное взаимодействие, проявлением которого являются силы, действующие между телами, обладающими электрическими зарядами;

сильное взаимодействие, проявлением которого являются ядерные силы, удерживающие протоны и нейтроны в ядрах, а также многочисленные ядерные реакции.

Что такое элементарные частицы?

Элементарные частицы – это частицы, которым на современном уровне знаний нельзя приписать определенную внутреннюю структуру. Название “элементарные” - условное, т.к. эти частицы, возможно, представляют собой весьма сложные физические объекты.

К настоящему моменту обнаружено более 300 частиц, которые можно отнести к разряду элементарных. Все это разнообразие, в соответствии с наиболее распространенным взглядом на вещи, может быть сведено трем типам фундаментальных (т.е. бесструктурных, не состоящих друг из друга) частиц:

частицы-переносчики (кванты) фундаментальных взаимодействий:

гравитоны – кванты гравитационного взаимодействия;

векторные бозоны – кванты слабого взаимодействия;

фотоны – кванты электромагнитного взаимодействия;

глюоны – частицы, обеспечивающие взаимодействие между кварками

лептоны – легкие частицы (электроны, мезоны, нейтрино), участвующие только в слабом и электромагнитном взаимодействиях;

кварки – ненаблюдаемые в свободном состоянии составные части тяжелых частиц – адронов (например, протонов и нейтронов или частиц, обеспечивающих сильное взаимодействие между ними - мезонов).

Каково соотношение между классической и квантовой физикой?

- Это соотношение определяется принципом соответствия:

Новая теория, претендующая на более широкую область применимости, чем старая, должна включать последнюю как предельный (частный) случай.

В данном случае классическая физика (механика Ньютона и электродинамика Максвелла) включается в квантовую как предельный случай, реализуемый при рассмотрении таких систем, в которых составляющим их телам соответствуют волны де Бройля с длиной много меньше, чем характерные размеры системы.

Пример: при движении Земли вокруг Солнца отношение длины волны де Бройля, связанной с Землей, к длине ее орбиты . Это величина чрезвычайно мала, следовательно данная система может рассматриваться как классическая, без учета квантовых эффектов.

Что такое квантово-статичтическая картина мира?

- Классическая картина мира была результатом теоретического осмысления экспериментов с телами, имеющими размеры, существенно превосходящие размеры мельчайших частиц вещества. Попытка распространить полученные таким образом законы на явления микромира привела к противоречиям, разрешение которых существенно изменило саму картину мира.

В новом описании мира классический закон движения частицы (зависимость положения частицы от времени) заменяется волновой функцией, квадрат которой определяет плотность вероятности нахождения частицы в любой точке пространства в зависимости от времени. Такой способ описания влечет за собой многочисленные следствия, главным из которых является статистический характер законов квантовой физики: прошлое больше не определяет полностью будущее мира, оно лишь создает предрасположенность, которая и подлежит количественной оценке.

Маховое колесо, момент инерции которого J = 245 кг·м2, вращается с частотой n=20 об/с. Через время t = 1 мин после того, как на колесо перестал действовать момент сил М, оно остановилось. Найти момент сил трения Мтр и число оборотов N, которое сделало колесо до полной остановки после прекращения действия сил. Колесо считать однородным диском. Ответ: 513 Н·м; 600.
Лекции и задачи по физике