Keskkoolis oleme harjunud füüsikat õppima. Siiski on füüsika tüüp, millega võib-olla kõik pole harjunud. See puudutab kvantfüüsika. Paljud ei tea, mis on kvantfüüsika. See on väga vaieldav ja põnev teema, mis võib muuta meie ettekujutuse meid ümbritsevast universumist. Just füüsikateooria kirjeldab aine käitumist ja millel on ka igapäevaelus mitmeid rakendusi.
Seetõttu räägime selles artiklis teile, mis on kvantfüüsika ja millised on selle omadused.
Mis on kvantfüüsika
Kvantfüüsikat nimetatakse ka kvant- või mehaaniliseks teooriaks. Sest see põhineb mehaanilisel teoorial, mis keskendub pikkusskaalale ning aatomi- ja subatomienergia nähtustele, andes uue elu varasematele teooriatele, mida nüüdseks peetakse aegunuks.
Mis vahe on klassikalisel füüsikal ja kvantfüüsikal? Viimane kirjeldab kiirgust ja ainet kahesuguse nähtusena: lained ja osakesed. Seetõttu võib laine-osakeste duaalsust pidada selle mehaanika üheks tunnuseks. Lainete ja osakeste vahelist seost uuritakse ja kinnitatakse kahe põhimõtte kaudu:
- Vastastikuse täiendavuse põhimõte
- Heisenbergi määramatuse printsiip (viimane vormistab esimese).
Võime kindlasti olla kindlad, et pärast relatiivsusteooria avastamist ja klassikalise füüsika sündi need arusaamad juhatasid sisse uue ajastu, moodsa füüsika. Kvantmehaanika terviklikuks uurimiseks on vajalik erinevate füüsikasektorite integreerimine:
- Aatomifüüsika
- Füüsikalised osakesed
- Aine füüsika
- Tuumafüüsika
Päritolu
Klassikaline füüsika ei saanud XNUMX. sajandi lõpus ainet mikrotasandil uurida, mille kohta võib öelda, et see jääb väljapoole aatomimõõtmise ulatust. Seetõttu on võimatu uurida eksperimentaalset reaalsust, eriti valguse ja elektronidega seotud nähtusi. Kuid inimesed tahavad alati kaugemale jõuda ja tema loomupärane uudishimu sunnib teda rohkem avastama.
XNUMX. sajandi alguses seadsid aatomiskaalal esile kerkinud avastused vanad oletused kahtluse alla. Kvantteooria sündis tänu terminile, mille XNUMX. sajandi alguses võttis kasutusele akadeemik Max Planck. Põhikontseptsioon on see, et mõne füüsilise süsteemi mikroskoopiline suurus ja kogus võivad muutuda isegi katkendlikult, kuid diskreetselt.
Need on uuringud ja uuringud, mis võimaldasid jõuda järgmistele järeldustele:
- 1803: aatomite tunnustamine molekulide koostisosana
- 1860: perioodiline tabel rühmitab aatomid keemiliste omaduste järgi
- 1874: elektroni ja tuuma avastamine
- 1887: ultraviolettkiirguse uuringud
Viimane kuupäev võib tähistada peamist eraldusjoont. Läviväärtusest madalamate kiirgussageduste puhul kaob elektromagnetkiirguse ja aine vaheline interaktsiooninähtus (fotoelektriline efekt). Fotoelektrilise efekti tõttu on elektronide energia võrdeline elektromagnetilise kiirguse sagedusega. Maxwelli laineteooria ei ole enam piisav teatud nähtuste seletamiseks.
Kvantteooria
Kvantfüüsika sünnile kaasa aidanud tegurite kokkuvõtteks võime loetleda olulisemad kuupäevad, mis on seotud avastuste ja teadmistega, mida kasutatakse kvantmehaanika ajaloo jälgimiseks:
- 1900: Planck i.See tutvustab ideed, et energiat kvantifitseeritakse, neeldutakse ja eraldub.
- 1905: Einstein demonstreerib fotoelektrilist efekti (elektromagnetvälja energiat transpordivad valguskvndid (footonid)
- 1913: Bohr kvantifitseerib elektroni orbitaalset liikumist.
- 1915: Summerfeld kehtestab uued reeglid, üldistades kvantifitseerimismeetodid.
Kuid alates 1924. aastast pani aluse kvantteooriale, nagu me seda praegu tunneme. Sel päeval töötas Louise de Broggie välja ainelainete teooria. Järgmisel aastal võttis Heinsburg juhtimise üle, sõnastas maatriksmehaanika ja seejärel pakkus Dirac 1927. aastal välja erirelatiivsusteooria. Kuni 1982. aastani, mil Orsay Optika Instituut lõpetas Belli ebavõrdsuse rikkumise uurimise, jätkusid need avastused üksteise järel. .
Kvantfüüsika põhimõtted
Kõige põnevamate avastuste hulgas leiame:
- Laine-osakeste duaalsus
- Vastastikuse täiendavuse põhimõte
- Ebakindluse algus
Laine-osakeste dualism
Varem eksisteeris ainult klassikaline füüsika. See jagunes kahte seaduste rühma:
- Newtoni seadused
- Maxwelli seadused
Esimene seaduste kogum kirjeldab mehaaniliste objektide liikumist ja dünaamikat, teine seaduste kogum aga elektromagnetväljadesse kuuluvate objektide suundumusi ja seoseid: valgus ja raadiolained, Näiteks.
Mõned katsed näitavad, et valgust võib pidada laineks. Kuid need pole kinnitatud. Teisest küljest on valgusel osakeste olemus (Einsteini ja Plancki järgi) ja seetõttu on idee, et see koosneb footonitest, saanud üha enam legitiimsust. Tänu Bohrile saadi aru, et aine ja kiirguse olemus on:
- Tee sellest laine
- Tee sellest keha
Enam ei saanud mõelda ühest või teisest vaatenurgast, vaid üksteist täiendavast vaatenurgast. Bohri komplementaarne põhimõte ainult rõhutab seda punkti, st aatomiskaalal esinevatel nähtustel on lainete ja osakeste kahekordne omadus.
Heinsenbergi määramatuse printsiip
Nagu me varem mainisime 1927. aastal, näitas Heinsenberg, et teatud füüsikaliste suuruste paarid, nagu kiirus ja asukoht, ei saa samaaegselt vigadeta registreerida. Täpsus võib mõjutada ühte kahest mõõtmisest, kuid mitte mõlemat korraga, sest sellised nähtused nagu kiirus mõjutavad teist mõõtmistulemust ja muudavad mõõtmise kehtetuks.
Elektroni asukoha määramiseks on vaja valgustada footon. Mida lühem on footoni lainepikkus, seda täpsem on elektroni asukoha mõõtmine. Kvantfüüsikas kannab footonite madal lainesagedus rohkem energiat ja kiirust, kui elektronid neelavad. Samal ajal ei saa neid mõõte määrata.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada, mis on kvantfüüsika ja millised on selle omadused.