Вход

Корпускулярно-волновой дуализм в неклассическом естествознании

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 316726
Дата создания 08 июля 2013
Страниц 14
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 310руб.
КУПИТЬ

Содержание

Введение
1. Зарождение квантовых представлений в физике
2. Особенности неклассического подхода к описанию динамики микрочастиц
3. Квантовая природа микроскопических объектов
Заключение
Список литературы

Введение

Корпускулярно-волновой дуализм в неклассическом естествознании

Фрагмент работы для ознакомления

Набор возможных дискретных частот v = (En - Em) / h квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.Квантовые постулаты Бора были лишь первым шагом в создании квантовой теории атома. Поэтому пришлось воспользоваться следующим приемом: сначала задача решалась при помощи классической механики (заведомо неприменимой полностью к внутриатомным движениям), а затем из всего непрерывного множества состояний движения, к которым приводит классическая механика, на основе квантовых постулатов отбирались квантовые состояния. Несмотря на все несовершенство этого метода, он привел к большим успехам — позволил объяснить сложные закономерности в атомных и молекулярных спектрах, осмыслить природу химических взаимодействий и др. Такой подход, по сути, является частным случаем общего принципа, играющего важную роль в современной теоретической физике — принципа соответствия, который гласит, что всякая неклассическая теория в соответствующем предельном случае переходит в классическую.Важным достижением Бора и других исследователей было развитие представления о строении многоэлектронных атомов. Предпринятые шаги в развитии теории строения более сложных (чем водород) атомов и объяснении структуры их спектров принесли некоторые успехи. Однако они не означали, что эту теорию можно считать завершенной. Во-первых, постулаты Бора и многие принципы его теории имели характер непонятных, ни откуда не следуемых утверждений, которые еще должны получить свое обоснование. Во-вторых, в некоторых даже довольно простых случаях применение данной теории встречало непреодолимые трудности; например, попытки теоретически рассчитать даже такой, казалось бы, простой атом, как атом гелия, не привели к успеху. Физики ясно понимали неудовлетворительность боровской теории атома..Еще одна гипотеза была выдвинута в 1924 г. Л. де Бройлем. В соответствии с гипотезой де Бройля движение частицы, имеющей импульс p = mv и энергию Е, связано с некоторым волновым процессом, длина которого l = h / p, а частота n= Е / h, где h - постоянная Планка. В 1928 году эксперименты Дэвиссона и Джермера подтвердили идею де Бройля в опытах по "дифракции" и "интерференции" электронов.Эксперименты Дэвиссона и Джермера наглядно показали, что корпускулярно-волновой дуализм характерен не только для электромагнитного поля, но и для вещества.Используя эту концепцию, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, М. Борн и П. Иордан в 1925 - 1926 г.г. разработали новый подход к описанию движения микрочастиц в атоме - квантовую механику, в основе которой лежат совершенно иные, чем в классической физике, способы описания состояний и динамики их изменений.2. Особенности неклассического подхода к описанию динамики микрочастицПервоначально возникли две отличающиеся по форме квантовые теории. В одной из них – волновой механике Шредингера – состояние микрочастицы описывается не положением и скоростью в какой-то момент времени (как в механике Ньютона), а непрерывной комплексной функцией координат и времени Y (r, t), которую называют «пси-функцией». Физический смысл этой функции состоит в том, что квадрат ее модуля в каждый момент времени определяет вероятность нахождения микрочастицы вблизи точки пространства с радиус-вектором. Таким образом, в волновой механике с самого начала отказались от наглядного описания движения частиц с помощью траекторий. Более того, волновая механика является не динамической теорией, позволяющей однозначно предсказать положение и скорость микрочастицы в любой момент времени, а статистической теорией, определяющей вероятности, с которыми наблюдаемые величины имеют те или иные значения.Динамика микрообъектов описывается в волновой механике с помощью так называемого уравнения Шредингера, которое представляет собой дифференциальное уравнение 2-го порядка в частных производных для Y- функции и имеет такое же значение, какое в классической механике имело уравнение F = ma. В другой квантовой теории – квантовой механике Гейзенберга, Борна и Иордана – состояние микрообъекта описывается упорядоченным набором комплексных чисел (комплексным вектором), а той или иной динамической характеристике (координата, импульс, момент импульса и др.) соответствуют операторы, воздействующие на этот вектор. Математически такие операторы описываются матрицами, поэтому другое название этой теории – матричная механика. Эта механика полностью эквивалентна волновой механике Шредингера, хотя обе теории используют разный математический формализм.Отличие квантовых, а также релятивистских подходов от классических представлений было настолько велико, что XX в. стал прочно ассоциироваться с новым этапом в естествознании, который сейчас называют неклассическим. Отметим некоторые наиболее важные особенности этого этапа.1. Если в классическом естествознании статистические закономерности относились к поведению больших ансамблей идентичных объектов, в то время как динамика отдельных объектов оставалась строго детерминированной, то в неклассическом естествознании вероятностный подход доходит до уровеня индивидуальных объектов. О том, насколько сложным был переход к неклассическим идеям в этом вопросе, свидетельствуют высказывания создателей квантовой теории. Эйнштейн незадолго до своей смерти писал: «Если статистическая квантовая теория не претендует на полное описание индивидуальной системы (и ее поведение во времени), то попытки найти это полное описание где-то еще, провидимому, неизбежны… С учетом этого приходится признать, что указанная схема в принципе не может служить базисом теоретической физики». Луи де Бройль также считал, что «возможно, в один прекрасный день окажется, что квантовая теория дает нам лишь статистическое определение аспектов лежащей за ним физической реальности, которую она не в состоянии описать полностью». Однако впоследствии выяснилось, что индивидуально-статистический подход к поведению микрообъектов является единственно возможным и отражает непосредственную «ненаблюдаемость» их движения.2. Если для классического объекта в принципе можно измерить все его динамические параметры, то для микрообъектов этого в общем случае сделать нельзя. В методологическом отношении данное обстоятельство привело к формулировке принципа дополнительности Бора, который в настоящее время имеет общекультурное значение. Согласно этому принципу, получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координата микрочастицы и ее скорость. С физической точки зрения принцип дополнительности часто объясняют (следуя Бору) влиянием «измерительного прибора» (который всегда является макроскопическим объектом) на состояние микрообъекта. При точном измерении одной из дополнительных величин с помощью соответствующего прибора другая величина в результате взаимодействия микрообъекта с прибором претерпевает неконтролируемые изменения. Можно, однако, показать, что даже в отсутствие измерительного прибора дополнительные величины не могут одновременно иметь абсолютно точные значения. Частным случаем принципа дополнительности является принцип неопределенности Гейзенберга, одна из эквивалентных формулировок которого заключается в следующем: произведение неопределенности координаты микрочастицы Dх и неопределенности соответствующей проекции ее импульса D не превышает значения постоянной Планка h.3. Отказ от классических традиций произошел также в том, что в науку стали вводиться величины (например, Y - функция), сами по себе не являющиеся непосредственно измеряемыми. В дальнейшем эта тенденция стала преобладающей.

Список литературы

"1.Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания. СПб: Лань, 1997. – 199 с.
2.Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. — 540 с.
3.Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Т.Я. Дубнищева. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 608 с.
4.Концепции современного естествознания/Под ред. профессора С.И. Самыгина. — 4-е изд., перераб. и доп. — Ростов н/Д: «Феникс», 2003. — 448 с.
5.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с.
"
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00478
© Рефератбанк, 2002 - 2024