Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Трейман С. -> "Этот странный квантовый мир" -> 36

Этот странный квантовый мир - Трейман С.

Трейман С. Этот странный квантовый мир — И.: НИЦ, 2002. — 224 c.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка): etotstranniykvantoviymir2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 108 >> Следующая

было бы ожидать, что данный электрон должен полностью проходить либо
через одну щель, либо через другую. Однако фактически распределение
Pi2(x), схематически изображенное на рис. 4.1, не является ожидаемой
суммой. Более того, его извивающаяся форма выглядит очень знакомой в
связи с волновыми явлениями. Она имеет вид, который можно ожидать, если в
точке А установлена электрическая лампочка, испускающая классическое
электромагнитное излучение. В этом случае мы не можем спрашивать,
проходит ли свет через первую или вторую щель. Свет проходит через обе.
Электромагнитные волны существуют везде, поэтому волны, проходящие через
первую и вторую щель, интерферируют между собой, что приводит к картине,
эквивалентной Рщ(а;). Световой детектор, например, фотопластина,
расположенная на поверхности С, чувствует квадрат электрического поля Е.
Если Ег и - электрические поля, связанные с приходящими волнами от щелей
1 и 2 соответственно, то Pi пропорционально Р2, Р2 - Р|, Pi2
пропорционально (Pi + Р2)2. Отметим, что в электромагнитном случае Рщ не
является суммой Р\ и Р2, а равен Рщ = Pi + Р2 + интерференционные
слагаемые, пропорциональные произведению Pi и Р2.
Все это очень хорошо для света, который даже в классике демонстрирует
волновое поведение. Но если электрон является частицей, то
76
Глава 4
в противоположность распределенным волнам, частица, которая достигает
детектора, должна пройти либо через первую, либо через вторую щель. Чтобы
это проверить, мы должны проследить за каждым электроном в процессе его
прохождения через щель. Мы направим свет на щели, и тогда по сигналу,
отраженному электроном, определим, через которую щель он прошел. При
обеих открытых щелях эксперимент может быть успешным в том смысле, что
отраженный свет однозначно укажет, через какую щель прошел электрон. В
таком случае мы обнаружим, что электроны, прошедшие через щель 1, будут
иметь предшествующее распределение Pi, прошедшие через щель 2 -
распределение Р2; тогда полное распределение будет равно - по определению
- сумме Pi +Р2. Интерференционное слагаемое исчезло. В результате
отслеживания поведения электронов изменился результат эксперимента. Но мы
должны учесть, что отслеживание электронов происходит за счет
взаимодействия электронов со световыми волнами, что должно приводить к
возмущению траекторий. Чтобы уменьшить это влияние, можно понизить
интенсивность света. Но тогда иногда электрон будет совсем "не виден".
Для этого множества событий - не видимых электронов - распределение Рщ
возвращается к прежней изогнутой кривой, которая получается, даже если не
пытаться наблюдать за прохождением электронов через щель. Короче, если вы
видите, где находится электрон, он оказывается или у той, или другой щели
в момент прохождения через экран. Но если вы не наблюдаете за ними (или
не добились этого) то он ведет себя так, как будто просачивается через
обе щели одновременно, подобно волне.
Этот мысленный эксперимент, который вскрывает сущность многочисленных
реальных экспериментов, проведенных за эти годы, демонстрирует, что
электроны и другие материальные частицы наследуют волновой характер
классического электромагнетизма. Для материальных частиц волновые
свойства определяются волновой функцией Ф. Но с другой стороны,
электромагнитное излучение наследует от классических частиц их
частицеподобный характер, в смысле эйнштейновских энергетических пакетов
для излучения. В связи с этим, при низкой интенсивности излучения из
светового источника в А, световые детекторы будут регистрировать
отдельные целые "щелчки", а не их часть. В этом и проявляются
частицеподобные свойства света: дуализм волна-частица!
Волновое уравнение Шредингера
Как отмечалось ранее, мы будем следовать шредингеровской версии квантовой
механики, понимая, что это лишь одно из многих физически эквивалентных
представлений абстрактных основополагающих принципов. Более того, мы
обратимся к случаю одиночной нерелятивистской
Волновое уравнение Шредингера
77
частицы, движущейся в некотором силовом поле. Шредингер использовал идею
де Бройля о том, что каждой частице может соответствовать определенный
тип волнового поля. Для начала можно было считать, что (как в классике)
частица имеет определенное положение и импульс в любой момент времени.
Новая идея состояла в том, что движение частицы определяется волновым
полем, распространяющимся по всему пространству (наглядным примером может
служить судно, дрейфующее вместе с волнами на море, - судно занимает
конкретное положение в каждый момент, но дрейф определяется
распространением волн по поверхности). Шредингер пытался провести
аналогию между классической динамикой частиц и другими разделами физики,
в частности, геометрической оптикой. Это привело его к таинственному
уравнению для функции, называемой и(х, у, z), которая некоторым образом
связана с одиночной частицей массы т и полной энергии Е, движущейся в
потенциале V(x, у, z):
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 108 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed