КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ *МЕХАНИКА,КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ, МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА* САВЕЛЬЕВ И.В. (скачать бесплатно)
Курс общей физики. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Савельев И.В.
Атомная механика 

В последних нескольких главах мы рассмотрели понятия, без которых невозможно разобраться ни в явлении света, ни в электромагнитном излучении в целом. (Несколько специфических вопросов мы оставили до будущих времен. В частности, коэффициент преломления плотных сред и полное внутреннее отражение.) То, с чем мы имели дело до сих пор, — это «классическая теория» электрических волн, которая оказывается достаточно точной для описания природы огромного числа эффектов. До сих пор мы могли не принимать в расчет то обстоятельство, что свет излучается «порциями», или фотонами. Учебник Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Савельев И.В Мы хотели бы сделать следующим предметом нашего рассмотрения проблему поведения относительно крупных массивов вещества — их механические или тепловые свойства, например. Разбирая эти свойства, мы обнаружим, что «классическая» (или просто более старая) теория опровергается почти немедленно, потому что вещество в действительности состоит из частиц атомных размеров. И все же мы будем пользоваться только классической частью, поскольку это все, что мы можем понять, используя классическую механику, которой до сих пор занимались. Но нам не стоит рассчитывать на особенный успех. Окажется, что теорию вещества, в отличие от теории света, гораздо труднее понять с точки зрения классических представлений. Автор Савельев И.В. Мы могли бы, конечно, старательно обходить все атомные эффекты, но вместо этого лучше вставим сюда краткий экскурс в основные представления о квантовых свойствах вещества, то есть, квантовые представления атомной физики, чтобы вы могли хоть немного почувствовать то, что нам придется оставить в стороне. Поскольку нам придется обходить стороной некоторые очень важные предметы, с которыми мы неизбежно столкнемся. Итак, мы сейчас перейдем к введению в предмет квантовой механики, но на самом деле мы не сможем заняться этим предметом по-настоящему еще очень долго. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. «Квантовая механика» — это описание поведения мельчайших частиц вещества и, в частности, того, что происходит в атомных масштабах. Тела очень малого размера ведут себя совершенно непохоже на все то, что доступно нашему непосредственному опыту. Они ведут себя ни как волны, ни как частицы, ни как облака, ни как бильярдные шары, ни как гирьки на чашках весов, и ни как вообще что-либо, виденное вами. Ньютон полагал, что свет состоит из частиц, но потом было установлено, как мы видели выше, что он ведет себя как волна. Савельев И.В Позже, однако, (в начале двадцатого столетия), обнаружилось, что в некоторых случаях свет действительно ведет себя как частица. Электрон же, наоборот, сначала считался частицей, а затем оказалось, что во многих отношениях он ведет себя подобно волне. Так что в действительности его поведение ни то, ни другое. Теперь мы сдались. Мы говорим: «Он ни на что не похож». К счастью, есть, однако, одно исключение: электрон ведет себя подобно свету. Квантовое поведение атомных объектов (электронов, протонов, нейтронов, фотонов и т. д.) одинаково для всех; всех их можно назвать «волновыми частицами», или как вам будет угодно их называть. Так что свойства, установленные нами для электрона (который мы будем брать в качестве иллюстрации для наших примеров), будут иметь силу и для всех остальных «частиц», в том числе и фотонов света. На протяжении первой четверти двадцатого века постепенное накопление сведений о поведении атомов и других мельчайших частиц и знакомство с этим поведением вызывало растущее недоумение вплоть до тех пор, пока оно не было разрешено в 1926-1927 гг. работами Шрёдингера, Гейзенберга и Борна. Им в конце концов удалось построить непротиворечивое описание поведения вещества атомных размеров. В данной главе мы обсудим главные черты этого описания. Скачать Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Савельев И.В Поскольку поведение атомов столь непохоже на наш обыденный опыт, то с ним очень трудно освоиться. Оно кажется причудливым и непостижимым не только для новичка, но и для опытного физика. Даже специалисты не понимают эти явления так, как им хотелось бы, и это очень легко объяснимо, поскольку весь наш непосредственный опыт и человеческая интуиция применимы только к крупным телам. Мы знаем, как поведут себя крупные объекты, но объекты микромира будут вести себя совершенно иначе. Так что нам придется подходить к ним лишь при помощи абстракции и воображения и не связывать их с нашим повседневным опытом. В этой главе мы приступим сразу же к основной составляющей этого непостижимого поведения в его наиболее странной форме. Мы рассмотрим явление, которое невозможно, ну абсолютно невозможно объяснить каким бы то ни было классическим образом, и в котором заключена суть квантовой механики. На самом деле это явление имеет только одну тайну. Мы не можем раскрыть ее в том смысле, что не можем «объяснить», как это происходит. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Мы можем просто рассказать вам, как она работает, и при этом мы познакомим вас с основными особенностями квантовой механики.