Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 17

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 76 >> Следующая

45
ДВЕ ВЕЛИКИЕ ТЕОРИИ НАШЕГО ВЕКА
К концу XIX века было установлено, что в излучении раскаленных тел волнами разной длины переносится различное количество энергии. Эксперимент показал, что зависимость интенсивности излучения / от длины волны X изображается плавной кривой с максимумом, положение которого зависит от температуры тела (рис. 8): именно такое распределение энергии характерно для спектра Солнца. Но, как ни странно, подобные кривые никак не удавалось получить теоретически: все расчеты, основанные на предположениях об обычном характере электромагнитного излучения атома, приводили к неправдоподобному выводу о том, будто бы даже у несильно нагретых тел интенсивность излучения должна неограниченно возрастать в сторону более коротких длин волн. Это расхождение теории с экспериментальными данными и со здравым смыслом в ультрафиолетовой части спектра было настолько драматичным, что возникшая ситуация получила название ультрафиолетовой катастрофы.
Но вот в самом начале XX века, в 1900 году, Планк установил, что распределение энергии в спектре нагретых тел можно получить в предположении, что электромагнитные волны излучаются не непрерывно, а отдельными порциями (квантами), причем частота излучения v связана с энергией одного кванта е соотношением е = hv. Коэффициент пропорциональности H9 приблизительно равный 6,626-10" 34 Дж-с, был назван впослед-
Позже выяснилось, что в мире малых масштабов скачкообразное изменение энергии является общим правилом. Любая система связанных силами притяжения микрочастиц может находиться лишь в фиксированных состояниях с определенными значениями энергии: Ei9 E2, Ег и т. д. Если по вертикальной оси откладывать энергию системы, то эти состояния весьма наглядно можно изобразить
ствии постоянной Планка.
Рис. 8. Зависимость интенсивности излучения / от длины волны X: сплошная линия - результат эксперимента, пунктирная - результат расчета по классической теории
46
горизонтальными линиями (рис. 9). Такие линии напоминают отметки уровня жидкости в сосуде, поэтому их обычно называют энергетическими уровнями системы. Переход системы из одного состояния в другое совершается не постепенно, а скачком, минуя промежуточные состояния; на схеме уровней такой переход изображается вертикальной стрелкой. При этом выделяется или поглощается соответствующее количество энергии. Так, при переходе системы из второго состояния в первое выделяется квант энергии е = E2 -Ex. При обратном переходе из первого состояния во второе значение є оказывается отрицательным; это означает, что данное количество энергии необходимо затратить, чтобы осуществить указанный переход.
Если при переходе энергия выделяется в виде электромагнитных волн, то говорят, что система испустила фотон (''частицу", квант света) частотой колебаний, определяемой соотношением Планка. Эти представления легли в основу новой физической теории, получившей название квантовой механики. В ее создании приняли участие выдающиеся физики Планк, Н. Бор, де Бройль, Гейзенберг, Шредингер, Эйнштейн и многие другие. Значительный вклад был внесен в нее и советскими физиками В. А. Фоком, Л. Д. Ландау, И. М. Лифши-цем, Д. И. Блохинцевым. В результате их творческих усилий была создана стройная теория, обладающая мощным математическим аппаратом, гораздо более сложным, чем аппарат "классической" физики. Но не надо думать, что между квантовой теорией и классической физикой лежит пропасть: классическая механика является как бы частным случаем более общей квантовой механики, относящимся к миру больших масштабов. В этом мире все тела состоят из громадного числа частиц, следовательно, число возможных состояний тоже очень велико
Рис. 9. Схема возможных энергетических состояний квантовой системы микрочастиц
47
и расположены они столь близко друг к другу, что заметить отдельные скачки совершенно невозможно: нам кажется, будто бы в любом процессе энергия изменяется непрерывно и может принимать какие угодно значения. Квантовая механика сама позволяет определять условия, при которых возможен переход к более простым формулам классической теории. Одно из таких условий очень простое: произведение передаваемой в каком-либо процессе энергии на время, в течение которого этот процесс происходит, должно быть гораздо больше постоянной Планка:
Et>h.
Если же произведение Et лишь немного больше постоянной Планка: Et ^ Л, то применение классической физики приведет к неправильным результатам, и в этом случае необходимо пользоваться более общими методами квантовой теории. Неудивительно, что в мире микромасштабов квантовая механика зачастую приводит к совершенно неожиданным результатам, которым невозможно найти аналогию в привычной для нас обстановке. Так, де Бройль показал, что при определенных условиях любые частицы - электроны, ядра и прочие -ведут себя подобно . . . волнам! Он даже вычислил длину этих волн. Она оказалась равной постоянной Планка, деленной на количество движения (импульс) частицы:
Х=Л/(т у).
Десятки, сотни опытов подтвердили затем наличие волновых свойств у микрочастиц, так что как ни парадоксален этот факт, сейчас он совершенно бесспорен.
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed