волновой дуализм; скорость света
Работа добавлена на сайт samzan.net:
- КОРПУСКУЛЯРНОЕ И КОНТИНУАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИРОДЫ
Явления интерференции, дисперсии, фотоэффекта; понятие поля; эффекты Доплера, красного смещения; корпускулярно-волновой дуализм; скорость света. Альфа-, бета- и гамма-излучения; свойства волн и частиц.
Явление интерференции происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. При этом оно наблюдается и у волн, распространяющихся в средах, и у электромагнитных волн. То есть интерференция является свойством волн как таковых и не зависит ни от свойств среды, ни от ее наличия. Чтобы понять ее механизм, проще всего вернуться к примеру волн на водной поверхности и представить себе, что каждая волна несет в себе инструкцию для элементов поверхности, например «подняться на 1 метр» или «опуститься на 30 см». В точке взаимодействия двух волн поверхность просуммирует две такие инструкции — в данном примере, она поднимется на 70 см.
Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломлениявещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.
Фотоэффект — испускание с поверхности некоторых металлов электронов под воздействием света — был открыт Г. Герцем (1888). Проявляется фотоэффект начиная только с определенной частоты света, свойственной конкретному металлу. Кинетическая энергия (скорость фотоэлектронов) зависит только от частоты света и не зависит от его интенсивности, тогда как число электронов пропорционально интенсивности света. Фотоэффект практически безынерционен.
По́ле в физике — физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей), подчиняющимся динамическим уравнениям (уравнениям движения, называемым в этом случае уравнениями поля или полевыми уравнениями — обычно это дифференциальные уравнения в частных производных). Другими словами, физическое поле представляется некоторой динамической физической величиной (называемой полевой переменной), определенной во всех точках пространства (и принимающей вообще говоря разные значения в разных точках пространства, к тому же меняющейся со временем). В квантовой теории поля — полевая переменная может рассматриваться формально подобно тому, как в обычной квантовой механике рассматривается пространственная координата, и полевой переменной сопоставляется квантовый оператор соответствующего названия.
Эффект Доплера: зависимость измеряемой длины волны от взаимного движения наблюдателя и источника волн.
«Красное смещение» - увеличение длины волны при удалении источника и приемника волн друг от друга.
Корпускулярно-волновой дуализм — представления о двуединстве материального мира, в котором все объекты обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Впервые такой дуализм был обнаружен при исследованиях света, ведущего себя, в зависимости от условий эксперимента, то как электромагнитная волна (оптика), то как дискретная частица (химическое действие света). Первое время учёным казалось, что представление о свете, как о электромагнитной волне, и как о потоке частиц, исключают друг друга. Постепенно осознание реальности дуализма материи стало привычным. В настоящий момент концепция корпускулярно-волнового дуализма представляет преимущественно исторический интерес, так как она служила способом описать сложное поведение квантовых объектов, находя ему аналогии из области классической физики. В действительности квантовые объекты не являются ни классическими волнами, ни классическими частицами, приобретая свойства первых или вторых лишь в определённых экспериментах, описание которых проводится в определённом приближении.
«Скорость света» представляет собой скорость распространения электромагнитных колебаний.
Альфа-излучение (альфа-лучи) — один из видов ионизирующих излучений; представляет собой поток быстро движущихся, обладающих значительной энергией, положительно заряженных частиц (альфа-частиц).
Бета-излучение (бета-лучи) — поток электронов или позитронов, испускаемых при бета-радиоактивном распаде атомов.
Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — < 5·10−3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.
Основными свойствами волн являются: поглощение; рассеяние; отражение; преломление; интерференция; дифракция; дисперсия; поляризация.
1. Из теории Максвелла вытекает, что если в какой-либо малой области пространства периодически изменять электрическое и магнитное поля, то эти изменения должны периодически повторяться и во всех других точках пространства, причем в каждой последующей несколько позже, чем в предыдущей, т.е. от источника электромагнитных колебаний должны во все стороны распространяться электромагнитные волны с определенной скоростью. Вывод о конечности скорости распространения электромагнитных волн — очень важное следствие из теории Максвелла.
Дж. Максвелл чисто математически показал, что скорость распространения электромагнитного поля в вакууме равна скорости света c=3⋅108mc, а в среде эта скорость ν меньше и зависит от свойств среды:
v=cεμ√,
где ε — диэлектрическая проницаемость среды, μ — магнитная проницаемость среды.
2. При распространении электромагнитных волн в каждой точке пространства происходят периодически повторяющиеся изменения электрического и магнитного полей. Эти изменения удобно изображать в виде колебаний векторов напряженности электрического поля E⃗ и индукции магнитного поля B⃗ в каждой точке пространства. Электромагнитная волна — поперечная волна, так как
E⃗ ⊥v⃗ и B⃗ ⊥v⃗ .
3. Колебания векторов E⃗ и B⃗ в каждой точке электромагнитной волны происходят в одинаковых фазах и по двум взаимно перпендикулярным направлениям
E⃗ ⊥B⃗
в каждой точке пространства.
4. Векторы E⃗ и B⃗ образуют с вектором скорости распространения v⃗ правовинтовую систему (рис. 2): если головку правого винта расположить в плоскости векторов E⃗ к B⃗ и поворачивать ее в направлении от E⃗ к B⃗ по кратчайшему пути, то поступательное движение острия винта укажет направление вектора v⃗ в момент времени t.
5. Период электромагнитной волны (частота) равен периоду (частоте) колебаний источника электромагнитных волн. Для электромагнитных волн справедливо соотношение
λ=vT;λ=vν.
В вакууме λ0=cν=cT− длина волны наибольшая по сравнению с λ в другой среде, так как ν = const и изменяются только v и λ к при переходе от одной среды к другой.
6. Электромагнитная волна, как и упругая, является носителем энергии, причем перенос энергии совершается в направлении распространения волны. Энергию WEMэлектромагнитной волны можно рассчитать по формуле
WEM=WE+WM=εε0E22V+B22μμ0V=εε0E2V=B2μμ0V,
где V — объем среды, в котором сосредоточена электромагнитная волна.
7. Электромагнитные волны распространяются прямолинейно в однородной среде, испытывают преломление при переходе из одной среды в другую, отражаются от преград. Для них характерны явления дифракции и интерференции.
6. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Масса, сила, энергия; 4 фундаментальных взаимодействия; частицы – переносчики взаимодействия; принципы дальнодействия и близкодействия.
Масса — фундаментальная характеристика материи, определяющая инерционные и гравитационные свойства ее тела. Более глубокое понимание массы было введено А. Эйнштейном в специальной теории относительности. Механика Ньютона построена только для модели механической частицы — материальной точки, обладающей массой и двигающейся в пустоте по определенной траектории с определенной скоростью под действием действующих на нее сил. Затем следуют для нее три закона движения.
Сила — векторная величина, которая является основной мерой механического воздействия материальных тел.
Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.
Четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое);
Частицы-переносчики фундаментальных взаимодействий: гравитоны, фотоны, глюоны, промежуточные векторные бозоны.
К середине 19в физика электрических и магнитных явлений достигла определенного завершения. Был открыт ряд важнейших законов Кулона, закон Ампера, закон электромагнитной индукции, законы постоянного тока и т.д. все эти законы базировались на принципе дальнодействия. Исключением были взгляды Фарадея, который считал, что электрическое действие передается посредством непрерывной среды, т.е. на основе принципа близкодействия.
7. ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ, ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ
Теории СТО и ОТО. Постулаты СТО. Следствия СТО. Принцип эквивалентности. Следствия ОТО. Закон взаимосвязи массы и энергии.
Свойства пространства и времени. Принцип относительности и инвариантность физических законов относительно преобразований Лоренца.
Специальная теория относительности (СТО) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.
Основная идея ОТО - эффекты тяготения и эффекты, возникающие при ускоренном движении, неотличимы (эквивалентность инертной и гравитационной масс)
Постулаты специальной теории относительности (СТО):
- Скорость света одинакова во всех системах отсчета;
- Все физические явления протекают одинаково во всех системах отсчета.
Следствия из СТО – замедление времени, сокращение продольных размеров, относительность одновременности событий, связь массы и энергии, пространства и времени.
Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции — эвристический принцип, использованный Альбертом Эйнштейном при выводе общей теории относительности. Один из вариантов его изложения: «Силы гравитационного взаимодействия пропорциональны гравитационной массе тела, силы инерции же пропорциональны инертной массе тела. Если инертная и гравитационная массы равны, то невозможно отличить, какая сила действует на данное тело — гравитационная или сила инерции.»
Основные следствия ОТО. Важно понять, что за небольшими исключениями эйнштейновская теория предсказывает те же явления гравитации, что и ньютоновская. Таким образом, все явления, хорошо описываемые Ньютоновской теорией тяготения, столь же хорошо описываются ОТО. Кроме того, ОТО снимает возражения Маха против ньютоновских концепций абсолютных пространства и времени.
ЗАКОН ВЗАИМОСВЯЗИ МАССЫ И ЭНЕРГИИ
– любое тело обладает энергией уже только благодаря факту своего существования, и эта энергия, называемая собственной энергией тела, равна произведению массы тела на квадрат скорости света в вакууме
Собственную энергию тела иначе называют энергией покоя. В нее не входят ни кинетическая энергия тела, ни его потенциальная энергия во внешнем поле.
Из закона взаимосвязи массы и энергии следует, что если покоящемуся телу сообщить некоторую энергию, то его масса изменится. Однако в обычных макроскопических процессах, с которыми мы имеем дело в жизни и технике, изменения массы, обусловленные изменением энергии тел, чрезвычайно малы. Так, при нагревании одного литра воды от 0 до 100 °С масса воды увеличивается всего лишь на 5×10–9 грамма. Но, например, масса Солнца из-за потерь энергии на излучение ежесекундно уменьшается более чем на 4 миллиона тонн.
Свойства пространства и времени можно подразделить на универсальные (всеобщие) и специфичные (всеобщность которых находится под вопросом).
К универсальным свойствам пространства и времени относятся: » их неразрывная связь друг с другом;
• связь с движением материи;
• бесконечность.
Специфичными характеристиками рассматриваемых форм бытия материи являются:
• трехмерность пространства и одномерность времени;
• однородность и изотропность пространства и анизотропия времени;
• непрерывность пространства и времени на макроуровне.
В СТО время не абсолютно, а относительно, так как ход часов в различных системах отсчета может быть неодинаковым. Из преобразований Лоренца следовало, что для наблюдателя в системе отсчета, движущейся относительно него со скоростью υ, время t будет течь медленнее:
,
где t0 — время в неподвижной системе.
Кроме того, с увеличением относительной скорости уменьшаются линейные размеры тел вдоль направления движения ℓ:
,
где ℓ0 — линейные размеры тела в состоянии покоя; с — скорость света в вакууме.
8. ПРИНЦИПЫ СИММЕТРИИ. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
Законы сохранения импульса, момента импульса и энергии и связь их со свойствами пространства и времени: однородностью и изотропностью пространства и однородностью времени. Зеркальная асимметрия.
Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю.
В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие законов Ньютона. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил.
Как и любой из фундаментальных законов сохранения, закон сохранения импульса связан, согласно теореме Нётер, с одной из фундаментальных симметрий, — однородность пространства.
СИММЕТРИИ ПРИНЦИП (в науке) - эвристический и методологический принцип научного исследования, в соответствии с которым определенные свойства и взаимосвязи объектов, формулируемые как законы в составе научных теорий, инвариантны относительно некоторых преобразований (составляют группу симметрии); в этом смысле принцип симметрии можно понимать как некоторое обобщение принципов относительности, инвариантности (см. также Простоты принцип). Напр., релятивистская симметрия (в рамках специальной теории относительности) заключена в том, что законы изменения состояний физических систем инвариантны в любых координатных системах, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении; при этом скорость света в любой системе координат постоянна и независима от того, покоится или движется источник света (Эйнштейн). В рамках общей теории относительности в группу симметрии включены все законы, определяющие свойства пространства-времени и включающие только динамические переменные. Основываясь на понятии “полного описания физической системы”, включающего однозначные определения движений всех частиц и напряженностей полей во всех пространственно-временных точках, можно свести принцип симметрии к следующим положениям: 1) полное описание сохраняется при всех преобразованиях в любых эквивалентных системах координат; 2) все движения, возможные в одной системе координат, возможны во всех эквивалентных системах; 3) уравнения движения инвариантны во всех эквивалентных системах (формулировка Хаага—Вигнера).
Принцип симметрии способствует выявлению структуры физических теорий и взаимосвязи фигурирующих в них законов. Это позволяет устанавливать систематические отношения между теориями в рамках единой научно-исследовательской программы или сопоставлять такие программы. Конкретные виды симметрии могут различаться по степени общности и устойчивости (сопротивлению эмпирическим опровержениям); к числу наиболее общих и стабильных относятся релятивистская симметрия, а также симметрии, связанные с законами сохранения (эта связь может быть исследована на основании теорем Нетер, устанавливающих соотношения между фундаментальными группами симметрии, динамическими законами и физическими параметрами, для которых выполняются законы сохранения). Однако любые симметрии являются эмпирическими обобщениями; в этом смысле принципиально возможны открытия фактов нарушения симметрии (напр., нарушение четности в слабых взаимодействиях) либо открытие новых, ранее не фиксировавшихся типов симметрии (напр., в физике элементарных частиц).
Зеркальная асимметрия(киральность).
Вся природа — от атомов до человека — киральна, т. е. асимметрична относительно замены “правого” на “левое”. Лишь недавно ученые стали подбирать ключи к пониманию взаимной связи кирапьности на различных уровнях.
1848 г Луи Пастер, исследуя под микроскопом одну из солей винной кислоты, заметил, что она существует в виде кристаллов двух типов, каждый из которых является зеркальным отображением другого Он отделил эти два типа кристаллов друг от друга, растворил их в воде, чтобы получить растворы и пропустил луч света через оба раствора. К своему большому удивлению, Пастер обнаружил, что один из растворов вращает плоскость поляризации света по часовой стрелке, а другой — в обратном направлении.
На основе развитой им молекулярной теории Пастер сделал вывод, что первоначальный раствор был оптически неактивным, потому что содержал равное количество правых и левых молекул. Химические реакции плесени с молекулами только одного вида привели к тому, что в растворе стали преобладать молекулы другого вида. Эта диспропорция и породила оптическую активность раствора.
Таким образом, Пастер обнаружил, что химические процессы в живых организмах не обладают зеркальной симметрией: в них доминируют либо левые молекулы, либо правые.
Догадка оказалась верной до такой степени, какой никто не мог представить, включая, возможно, и самого Пастера. Современная наука выяснила, что зеркальная симметрия часто отсутствует в природе.
Киральность — онтологическое свойство мироздания потому, что имеет непосредственное отношение к таким ключевым граням объективной реальности как:
• механизмы хранения, сокрытия, защиты, трансляции и обмена информацией (негэнтропией) и энтропией в транзактном взаимодействии между исчезающе малыми и бесконечно большими объёмами, ограниченными поверхностями со строго определёнными свойствами (собственно объёмы, являющиеся вместилищем законов мироздания есть функционально-активные киральные конфигурации зеркально асимметричных элементов пренебрежимо малых размеров и астрономических масс концентрированных массивов информации);
• энергоусилительные эффекты Николы Тесла, принцип неопределённостей Гейзенберга, дополнительности и подобия Нильса Бора, определяющие квантово-механическое поведение микро- и макрообъектов (включая классические объекты), в их нелокальном взаимодействии между собой и сознанием наблюдателя при детерминирующем влиянии последнего на матрицу вероятностей событий мировой линии в обобщённой системе "ноосфера-ионосфера", "сознание-физический мир".
2. Лингвоэтическая картина мира концепты счастье и блаженство как семантические дуплеты
3. хозяйственная экономическая и социальная деятельность предприятия Особенности предприятия как системы
4. Аушвіці ldquo;Молодь Європи за світ без насильстваrdquo;
5. Управління системою маркетингової діяльності на підприємтсві
6. тема производства газобетона ГОУ ОГУ 220400
7. Дані правила розповсюджуються на всі рентгенівські апарати і кабінети медичних установ незалежно від їх ти
8. право осуществления аудиторской деятельности Принципы профессиональной этики аудиторов Международн
9. тема дипломной работы Учётанализ аудит оплаты труда на примере КировоЧепецкого химкомбината им
10. На тему- История вычислительной техники
11. Выявить в ГК нормы, которые определяют особенности порядка заключения договоров по недвижимости и проанализировать их
12. Тема- Показники якості САК в перехідному режимі
13. Основные методы в работе информационно-консультационных служб
14. РЕФЕРАТ НА ТЕМУ- НЮХОВИЙ ТА СМАКОВИЙ АНАЛІЗАТОРИ Нюховий аналізатор.html
15. Байкальский государственный университет экономики и права Факультет Мировой экономики и государствен
16. Topic of it Of course I decided to write some lines to my friend
17. В соответствии с законом уголовно наказуемым хулиганством может быть признано только такое грубое нарушен
18. Концепции построения компьютерных сетей
19. экономической и политической сути религиозное антикатолицистское по своей идеологической форме
20. Загальні вимоги до фінансової звітності Порівняльний аналіз фінансової звітності яка підготовлена за