2014-02-24
349
Корпускулярно-волновой дуализм как всеобщее свойство материи Решение:
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.
Мысленный эксперимент «микроскоп Гейзенберга»
Соотношение неопределенностей координата-импульс (скорость)
Решение:
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 
|
|
|
Принцип дополнительности как утверждение о том, что:
- невозможны невозмущающие измерения (измерение одной величины делает невозможным или неточным измерение другой, дополнительной к ней величины)
- полное понимание природы микрообъекта требует учёта как его корпускулярных, так и волновых свойств, хотя они не могут проявляться в одном и том же эксперименте
- (в широком смысле) для полного понимания любого предмета или процесса необходимы несовместимые, но взаимодополняющие точки зрения на него
Решение:
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.
Статистический характер квантового описания природы
Решение:
Красный свет обладает наибольшей длиной волны во всем видимом диапазоне электромагнитного излучения. Соответственно, согласно формуле Планка 
энергия его фотонов минимальна. Поэтому объяснения, апеллирующие к большой энергии фотона и малой длине волны красного цвета, отпадают. Из оставшихся двух следует отбросить то, которое утверждает, что длинноволновый свет в принципе не способен проявить корпускулярную сторону своей природы. В действительности корпускулярно-волновой дуализм – всеобщее свойство материи, в том числе и длинноволнового электромагнитного излучения.
|
|
|
Решение:
Красный свет обладает наибольшей длиной волны во всем видимом диапазоне электромагнитного излучения. Соответственно, согласно формуле Планка 
энергия его фотонов минимальна. Поэтому объяснения, апеллирующие к большой энергии фотона и малой длине волны красного цвета, отпадают. Из оставшихся двух следует отбросить то, которое утверждает, что длинноволновый свет в принципе не способен проявить корпускулярную сторону своей природы. В действительности корпускулярно-волновой дуализм – всеобщее свойство материи, в том числе и длинноволнового электромагнитного излучения.
Решение:
Термодинамика и, тем более, статистическая термодинамика описывают свойства макроскопических – то есть, многочастичных – систем и не могут не то чтобы ответить, а даже поставить вопрос о судьбе отдельно взятой частицы. Классическая механика берется предсказать положение и скорость отдельной частицы в заданный момент времени, если известны ее положение и скорость в некоторый начальный момент и силы, действующие на частицу. Квантовая механика за такие предсказания не берется, поскольку, в отличие от классической механики, знакома с соотношениями неопределенностей, согласно которым точно и одновременно знать положение и скорость частицы невозможно в принципе.
