У средњој школи смо навикли да учимо физику. Међутим, постоји врста физике на коју можда сви нису навикли. Ради се о квантна физика. Многи не знају шта је квантна физика. То је веома дискутована и фасцинантна тема која може да револуционише нашу идеју о универзуму око нас. То је теорија физике која описује понашање материје и такође има неколико примена у свакодневном животу.
Стога ћемо вам у овом чланку рећи шта је квантна физика и које су њене карактеристике.
Шта је квантна физика
Квантна физика се такође назива квантна или механичка теорија. Зато што је заснована на механичкој теорији која се фокусира на скалу дужина и феномене атомске и субатомске енергије, дајући нови живот претходним теоријама, које се сада сматрају застарелим.
Која је разлика између класичне физике и квантне физике? Потоњи описује зрачење и материју као двоструке појаве: таласи и честице. Стога се дуалност талас-честица може сматрати једном од карактеристика ове механике. Однос између таласа и честица се проучава и потврђује кроз два принципа:
- Принцип комплементарности
- Хајзенбергов принцип неизвесности (потоњи формализује први).
Свакако можемо бити сигурни да је, након открића теорије релативности и рођења класичне физике, ови увиди су отворили нову еру, модерну физику. Да би се свеобухватно проучавала квантна механика, потребна је интеграција између различитих сектора физике:
- Атомска физика
- Физичке честице
- Физика материје
- Нуклеарна физика
Порекло
Класична физика није могао да проучава материју на микро нивоу крајем XNUMX. века, за које се може рећи да су изван оквира атомског мерења. Због тога је немогуће проучавати експерименталну стварност, посебно појаве везане за светлост и електроне. Али људи увек желе да иду даље, а његова урођена радозналост тера га да истражује више.
Почетком XNUMX. века, открића која су произашла из атомске скале довела су у питање старе претпоставке. Квантна теорија је настала захваљујући термину који је сковао академик Макс Планк почетком XNUMX. века. Основни концепт је да се микроскопска величина и количина неких физичких система може чак дисконтинуирано, али дискретно мењати.
Ово су студије и истраживања која су омогућила да се дође до ових закључака:
- 1803: препознавање атома као саставног елемента молекула
- 1860: периодни систем групише атоме према хемијским особинама
- 1874: откриће електрона и језгра
- 1887: студије о ултраљубичастом зрачењу
Последњи датум може означити главну линију раздвајања. За фреквенције зрачења испод прага, феномен интеракције (фотоелектрични ефекат) између електромагнетног зрачења и материје нестаје. Због фотоелектричног ефекта, енергија електрона је пропорционална фреквенцији електромагнетног зрачења. Максвелова теорија таласа више није довољна да објасни одређене појаве.
Квантна теорија
Да сумирамо факторе који су допринели рађању квантне физике, можемо да наведемо важније датуме који су повезани са открићима и сазнањима која се користе за праћење историје квантне механике:
- 1900: Планк ИУводи идеју да се енергија квантифицира, апсорбује и емитује.
- 1905: Ајнштајн демонстрира фотоелектрични ефекат (енергија електромагнетног поља се преноси квантима светлости (фотони)
- 1913: Бор квантификује орбитално кретање електрона.
- 1915: Сомерфелд уводи нова правила, генерализујући методе квантификације.
Али од 1924. године је квантна теорија, какву сада познајемо, поставила темеље. На данашњи дан, Лоуисе де Броггие развила је теорију таласа материје. Следеће године, Хајнсбург је преузео, формулисао матричну механику, а онда је Дирак 1927. предложио специјалну теорију релативности. До 1982. године, када је Институт за оптику Орсеј завршио истраживање кршења Белове неједнакости, ова открића су настављали једно за другим. .
Принципи квантне физике
Међу најфасцинантнијим открићима налазимо:
- Дуалност талас-честица
- Принцип комплементарности
- Почетак неизвесности
Дуализам талас-честица
Раније је постојала само класична физика. Ово је подељено у две групе закона:
- Невтонови закони
- Максвелови закони
Први сет закона описује кретање и динамику механичких објеката, док други сет закона описује тенденције и везе између субјеката који су део електромагнетних поља: светлосни и радио таласи, на пример.
Неки експерименти показују да се светлост може замислити као талас. Али они нису потврђени. С друге стране, светлост има природу честица (од Ајнштајна и Планка) и стога идеја да је састављена од фотона добија све више легитимитета. Захваљујући Бору, схватило се да су природа материје и зрачења:
- Нека буде талас
- Нека буде тело
Више није било могуће размишљати из једне или друге перспективе, већ из комплементарне перспективе. Боров комплементарни принцип само наглашава ову тачку, тј. појаве које се јављају на атомској скали имају двојна својства таласа и честица.
Хајнсенбергов принцип неизвесности
Као што смо раније споменули 1927. године, Хајнсенберг је показао да су одређени парови физичких величина, као што су брзина и положај, не може истовремено да се региструје без грешке. Тачност може утицати на једно од два мерења, али не на оба истовремено, јер ће појаве као што је брзина утицати на други резултат мерења и поништити мерење.
Да би се лоцирао електрон, потребно је осветлити фотон. Што је таласна дужина фотона краћа, то је тачније мерење положаја електрона. У квантној физици, ниска таласна фреквенција фотона носи више енергије и брзине него што електрони апсорбују. Истовремено, ова мерења се не могу одредити.
Надам се да уз ове информације можете сазнати више о томе шта је квантна физика и које су њене карактеристике.