Пятница, 30.07.2021, 04:25
Приветствую Вас Гость | RSS

Методист

Категории раздела
Мои файлы [24]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия [39]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков: Уровень С1 [34]
Юрьев А.Н. и др. Русский язык для физиков [16]
Юрьев А.Н. Русский язык. Типы и стили речи [15]
Алтынбекова О.Б., Алтаева А.Ш., Могилевская Н.М., Юрьев А.Н. Тестовые задания по русскому языку [1]
Бетембаева Т.Ш., Алтаева А.Ш., Алтынбекова ОБ., Юрьев А.Н. Русский язык [11]
Дж. А. Данелек. Атлантида. Уроки исчезнувшего континента. Избранные главы [9]
Студенческие работы [5]
А Адаев. Алтари цивилизации. Избранные главы [4]
Алтари цивилизации.
Дэвид Фарлонг. Стоунхендж и пирамиды Египта [1]
Тесты [5]
Сборник тестов [9]
Дистанционное обучение [0]
Юрьев А.Н. Толковый словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [51]
В.И.Акимова, А.Н.Юрьев. Словарь общественно-политической лексики русского языка. [33]
Презентации Flash [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [36]
Первый опыт в написании научных статей [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [0]
Личная библиотека [1]
Документация [4]
А.Н.Юрьев. Толковo-идеографический словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [39]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог файлов


Текст 3. Развитие квантовых представлений
27.07.2019, 19:11

Предтекстовые задания

Задание 1. По словарям определите значения слов и словосочетаний:  квантовая теория,  классическая механика, квантовая механика, микрочастицы, «Физика твердого тела».

Задание 2. Прочитайте текст «Развитие квантовых представлений» и оп­ределите функционально-смысловой тип речи. Обоснуйте свой ответ.

В 1921 г. американский физик Клинтон Джозеф Дэвиссон, работавший тогда в Научно-исследовательском центре фирмы «Белл телефон», обнаружил интересное явление, которое наблюдалось при отражении электро­нов от поверхности никелевой пластинки. Результаты исследований показывали, что электроны рассеиваются под определенным углом. Это явление удалось объяс­нить лишь через несколько лет, когда идеи квантовой физики получили новое, более глубокое развитие.

В начале 20-х годов теоретики стали понимать, что квантовая теория, созданная в начале века, весьма огра­ниченна по своему смыслу и применению. Требовалось ее дальнейшее развитие на основе новых принципов. В 1923 г. французский физик Луи де Бройль в своей док­торской диссертации «Исследования теории квантов» выдвинул идею о волновых свойствах материи, которая и легла в основу современной квантовой механики. Раз­вив глубже представления Эйнштейна о двойственной природе света, он распространил их и на вещество, объе­динив формулу Планка (согласно которой энергия про­порциональна частоте излучения) с формулой Эйнштейна, связывающей энергию и массу (Е=тс2), получил соот­ношение, показывающее, что любой материальной части­це определенной массы и скорости можно приписать соот­ветствующую длину волны.

Луи де Бройль защитил докторскую диссертацию в ноябре 1924 г., изложив тем временем свои идеи в ряде статей. На следующий год молодой немецкий физик Валь­тер Эльзассер высказал предположение, что теоретиче­ские разработки де Бройля могут быть доказаны при исследовании отражения электронов от кристалла. Но такой опыт был осуществлен Дэвиссоном еще в 1921 г. Американский ученый также следил за публикациями де Бройля, и в начале 1925 г. он приступил к исследова­ниям углового распределения рассеянных электронов. Наконец, 6 января 1927 г., Дэвиссон вместе с Лестером Джермером получил четкую картину рассеяния электро­нов, хорошо согласующуюся с теорией.

В то же самое время профессор Абердинского универ­ситета Джордж Паджет Томсон, сын известного Джозефа Джона Томсона, независимо от группы Дэвиссона от­крыл явление дифракции электронов. Лишь месяц спустя после своих американских коллег он также получил убедительные доказательства волнового характера этих частиц. Картины рассеяния электронов, полученные Дэвиссоном и Томсоном, были очень похожи на изобра­жения, получаемые при дифракции рентгеновского излу­чения, причем эксперименты в этих двух исследованиях ставились по-разному. В то время как Дэвиссон изучал отражение медленных электронов от кристаллов никеля, Томсон исследовал прохождение быстрых электронов через металлическую фольгу. По дифракционным картам можно было вычислить длину волны, соответствую­щую движущимся электронам.

Идеи Луи де Бройля раскрыли новые свойства веще­ства, о которых ранее даже и не подозревали ученые. В 1929 г., через шесть лет после первых публикаций, де Бройль получил Нобелевскую премию по физике за от­крытие волновой природы электронов.

Дэвиссон и Д. П. Томсон разделили в 1937 г. Нобелев­скую премию по физике за экспериментальное открытие интерференционных явлений в кристаллах, облучаемых электронами. Наряду с большим теоретическим значе­нием эти открытия представляли практическую ценность. Достаточно упомянуть электронную оптику, в частности электронный микроскоп, который является одним из ос­новных приборов в современных биологических иссле­дованиях.

Работы Луи де Бройля привлекли внимание австрий­ского физика-теоретика Эрвина Шрёдингера. В течение года (с конца 1925 до конца 1926 г.) он опубликовал не­сколько работ, в которых была развита теория, получив­шая название «волновая механика». Выводы Шредингера, и в особенности известное уравнение его имени, играют в изучении атомных процессов такую же фундаменталь­ную роль, как законы Ньютона в классической механике.

Если провести аналогию между оптикой и механикой, то можно указать на следующее: классическая оптика принимает, что световые лучи распространяются прямо­линейно, и только при исследовании некоторых явлений, таких, как дифракция или интерференция, обнаружива­ется волновая природа света; точно так же классическая механика, основанная на законах Ньютона, хорошо опи­сывает явления макромира, но при исследовании микро-объектов проявляются уже волновые свойства материи. Кроме этой оптико-механической аналогии Шрёдингер установил связь между созданной им волновой механикой и матричной механикой, разработанной в тот же период Вернером Гейзенбергом, Максом Борном, Паскуалем Иорданом и Полем Дираком.

Молодой немецкий физик Вернер Гейзенберг в 1925 г., в возрасте всего лишь 24 лет, предложил так называемую матричную механику, в основу которой был положен очень удобный математический аппарат. Однако большую известность Гейзенбергу принес его знаменитый прин­цип неопределенности, сформулированный в 1927 г., когда ученый стал профессором теоретической физики Лейпцигского университета. Этот принцип, представляю­щий собой фундаментальное положение квантовой теории, гласит, что информация, которую мы можем получить от­носительно микрообъектов, ограничена самими методами наблюдения. Если мы решим, например, определить по­ложение (координаты) частицы, то для этого нам придет­ся облучить ее фотонами. Но вследствие взаимодействия с фотонами частица изменит свое положение, так что полу­ченный результат будет «неточным». Принцип неопре­деленности Гейзенберга утверждал неприменимость за­конов классической механики в квантовой теории. В но­вой, волновой квантовой механике необходимы были иные понятия, нежели в классической механике. Так, в модели атома вместо электронных орбит (фигурирующих в клас­сической модели атома Бора) были введены так называе­мые электронные облака, в пределах которых электрон находится с определенной степенью вероятности.

Дальнейшее развитие квантовая теория получила в исследованиях английского физика Поля Дирака. В 1928 г. он создал релятивистскую теорию движения электрона, применив в квантовой механике соотношения теории относительности. Дирак сумел объединить реля­тивистские представления с представлениями о кван­тах и спине (собственном моменте вращения микрочасти­цы). Из теории Дирака вытекал интересный вывод о воз­можности существования положительно заряженного «электрона» — и очень скоро, всего лишь через 4 года, был открыт позитрон.

Создателями квантовой механики были молодые талантливые исследователи. Они внесли в физику новые оригинальные идеи, так что их научная деятельность полностью отвечала критериям Нобелевского фондами не удивительно, что большинство из них довольно скоро стали лауреатами Нобелевской премии. В 1933-г. Нобелев­ская премия по физике была присуждена Вернеру Гейзенбергу за создание квантовой механики и открытие в связи с этим аллотропных форм водорода, а также Эрвину Шрёдингеру и Полю Дираку — за создание но­вых плодотворных вариантов квантовой теории.

Когда Шрёдингер впервые опубликовал свое урав­нение, немецкий физик Макс Борн дал статистическую интерпретацию входящей в него волновой функции, пока­зав, что интенсивность шредингеровских волн следует рассматривать как меру вероятности того, что частица находится в определенном месте. Другая заслуга Борна состоит в том, что он вместе с П. Иорданом создал мате­матический аппарат новой квантовой теории (матрич­ной механики). За фундаментальный вклад в квантовую механику, а также за статистическую интерпретацию вол­новой функции Макс Борн в 1954 г. (много лет спустя « после своих открытий!) стал лауреатом Нобелевской пре­мии по физике, разделив ее с Вальтером Боте. Наряду с другими результатами Борна нельзя не упомянуть о разработанных им методах вычисления деформации элект­ронных оболочек атома. Для Борна и его школы было характерно широкое использование квантовой механики в различных областях физики атома и твердого тела.

С теоретическим исследованием электронов в атоме связаны и работы известного швейцарского физика-тео­ретика Вольфганга Паули. В 1924 г, этот талантливый молодой ученый сформулировал один из важнейших принципов теоретической физики — так называемый принцип Паули. Это было время, когда еще господство­вала старая квантовая теории, согласно которой электро­ны в атоме вращаются вокруг ядра по определенным траекториям. Принцип Паули утверждал, что на одной орбите не может одновременно находиться более двух электронов, да и та только в том случае, если их спины противоположно направлены. В современной формулиров­ке этот принцип звучит так: две тождественные частицы не могут находиться в одном квантовом, состоянии.

Из принципа Паули следует, что в любом слое элект­ронной оболочки атома может находиться только определенное число электронов. Этот принцип позволил стро­го объяснить расположение химических элементов в таб­лице Менделеева. Принцип Паули имеет большое значе­ние для ядерной физики и физики элементарных частиц, где с его помощью удалось объяснить составной характер ядер и элементарных частиц. За свое крупное открытие Вольфганг Паули в 1945 г. Получил Нобелевскую пре­мию по физике.

Послетекстовые задания

Задание 1. Составьте вопросный, тезисный и назывной планы к тексту «Развитие квантовых представлений». Перескажите текст, пользуясь составленным тезисным планом.

Задание 2. Определите, какие предложения (простые или сложные) харак­терны для данного текста.

Задание 3. Сделайте синтаксический разбор 1 абзаца. Укажите, какими частями речи выражены второстепенные члены предложения.

Задание 4. Прочитайте текст. Найдите в нем следующие лексико-грамматические особенности научного стиля:

терминологическая лексика;

лексика с отвлеченным значением;

отсутствие эмоциональной лексики;

сложные предложения с союзной связью;

настоящее время глагола;

производные предлоги.

Задание 5. Выпишите из текста:

общенаучная лексика

терминология (физическая)

 

 

Задание 6. Используя таблицу из задания 5, составьте словосочетания со словами, относящимися к общенаучной лексике. Укажите вид связи и тип отношений в словосочетаниях.

Задание 7. Пользуясь таблицей, самостоятельно составьте аннотацию к тексту.

Категория: Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия | Добавил: anik | Теги: волновая природа света, квантовая теория, волновая механика, законы Ньютона, формула Планка, теория квантов, классическая оптика
Просмотров: 198 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Вход на сайт
Поиск
Друзья сайта