В старших классах мы привыкли изучать физику. Однако есть вид физики, к которому, возможно, не все привыкли. Это о квантовая физика. Многие не знают, что такое квантовая физика. Это очень обсуждаемая и увлекательная тема, которая может революционизировать наши представления о вселенной вокруг нас. Это теория физики, которая описывает поведение материи, а также имеет несколько приложений в повседневной жизни.
Поэтому в этой статье мы расскажем вам, что такое квантовая физика и каковы ее характеристики.
Что такое квантовая физика
Квантовая физика также называется квантовой или механической теорией. Потому что он основан на механической теории, которая фокусируется на масштабе длины и явлениях атомной и субатомной энергии, давая новую жизнь предыдущим теориям, которые теперь считаются устаревшими.
В чем разница между классической физикой и квантовой физикой? Последний описывает излучение и материю как двойственные явления: волны и частицы. Следовательно, дуальность волна-частица может рассматриваться как одна из характеристик этой механики. Взаимосвязь между волнами и частицами изучается и подтверждается двумя принципами:
- Принцип дополнительности
- Принцип неопределенности Гейзенберга (последний формализует первый).
Мы определенно можем быть уверены, что после открытия теории относительности и рождения классической физики эти открытия открыли новую эру в современной физике. Для всестороннего изучения квантовой механики требуется интеграция между различными разделами физики:
- Атомная физика
- Физические частицы
- Физика материи
- Ядерная физика
Происхождение
Классическая физика не мог изучать материю на микроуровне в конце XNUMX века, что, можно сказать, выходит за рамки атомных измерений. Следовательно, невозможно изучать экспериментальную реальность, особенно явления, связанные со светом и электронами. Но люди всегда хотят идти дальше, и его врожденное любопытство побуждает его исследовать больше.
В начале XNUMX века открытия, сделанные в атомном масштабе, бросили вызов старым предположениям. Квантовая теория родилась благодаря термину, введенному академиком Максом Планком в начале XNUMX века. Основная идея состоит в том, что микроскопическая величина и количество некоторых физических систем могут даже изменяться прерывисто, но дискретно.
Эти исследования и исследования позволили прийти к таким выводам:
- 1803: признание атомов как составного элемента молекул
- 1860: таблица Менделеева группирует атомы по химическим свойствам
- 1874: открытие электрона и ядра
- 1887: исследования ультрафиолетового излучения
Последняя дата может обозначить главную разделительную линию. Для частот излучения ниже порога явление взаимодействия (фотоэлектрический эффект) между электромагнитным излучением и веществом исчезает. Из-за фотоэлектрического эффекта энергия электронов пропорциональна частоте электромагнитного излучения. Волновой теории Максвелла уже недостаточно для объяснения некоторых явлений.
Квантовая теория
Чтобы суммировать факторы, которые способствовали рождению квантовой физики, мы можем перечислить более важные даты, которые связаны с открытиями и знаниями, используемыми для прослеживания истории квантовой механики:
- 1900: Планк iОн вводит идею о том, что энергия измеряется, поглощается и испускается.
- 1905: Эйнштейн демонстрирует фотоэлектрический эффект (энергия электромагнитного поля переносится квантами света (фотонами)
- 1913: Бор количественно определяет орбитальное движение электрона.
- 1915: Зоммерфельд вводит новые правила, обобщающие методы количественной оценки.
Но именно в 1924 году квантовая теория в том виде, в каком мы ее знаем сейчас, заложила основы. В этот день Луиза де Броджи разработала теорию волн материи. В следующем году Хайнсбург пришел к власти, сформулировал матричную механику, а затем Дирак предложил специальную теорию относительности в 1927 году. До 1982 года, когда Институт оптики Орсе завершил свое исследование нарушения неравенства Белла, эти открытия продолжались одно за другим. .
Принципы квантовой физики
Среди наиболее интересных открытий мы находим:
- Дуальность волна-частица
- Принцип дополнительности
- Начало неопределенности
Дуализм волна-частица
Раньше существовала только классическая физика. Это было разделено на две группы законов:
- Законы Ньютона
- Законы Максвелла
Первый набор законов описывает движение и динамику механических объектов, а второй набор законов описывает тенденции и связи между субъектами, которые являются частью электромагнитных полей: свет и радиоволны, Например.
Некоторые эксперименты показывают, что свет можно рассматривать как волну. Но они не подтверждены. С другой стороны, свет имеет природу частиц (от Эйнштейна и Планка), и поэтому идея о том, что он состоит из фотонов, приобретает все большую и большую легитимность. Благодаря Бору стало понятно, что природа материи и излучения:
- Сделайте это волной
- Сделайте это тело
Было невозможно думать с той или иной точки зрения, но с точки зрения дополнительных. Дополнительный принцип Бора только подчеркивает этот момент, т. Е. явления, происходящие в атомном масштабе, обладают двойственными свойствами волн и частиц.
Принцип неопределенности Хайнзенберга
Как мы упоминали ранее в 1927 году, Хайнзенберг показал, что определенные пары физических величин, такие как скорость и положение, не может одновременно регистрироваться без ошибок. Точность может повлиять на одно из двух измерений, но не на оба одновременно, потому что такие явления, как скорость, повлияют на результат другого измерения и сделают измерение недействительным.
Чтобы определить местонахождение электрона, необходимо осветить фотон. Чем короче длина волны фотона, тем точнее измерение положения электрона. В квантовой физике фотоны с низкой частотой волны переносят больше энергии и скорости, чем поглощают электроны. В то же время эти измерения не поддаются определению.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о том, что такое квантовая физика и каковы ее характеристики.