Тема 17: Концепции квантовой механики

1.Хорошей наглядной иллюстрацией принципа дополнительности может служить возникновение …

стереоэффекта (ощущения 3D) при предоставлении каждому глазу своего изображения сцены

радужной окраски при попадании пленки масла на поверхности воды

человека разумного в результате эволюции человекообразных обезьян

лазерного излучения при достаточно мощном возбуждении активной среды лазера

Решение:

Принцип дополнительности в широком смысле утверждает, что глубокое понимание сущности любого предмета или явления требует взгляда на него с разных, несовместимых точек зрения. Это очень похоже на стереоэффект (или, в современной терминологии, 3D-эффект), когда каждому глазу с помощью специальных очков предоставляется свое изображение сцены, снятое со своей точки расположения камеры. В результате возникает ощущение трехмерности, глубины изображения, реалистичности происходящего – в отличие от плоского двумерного изображения обычного кино или фото.

2. Предположение о наличии у света квантовых (корпускулярных) свойств оказалось необходимым для объяснения экспериментально установленных законов

фотоэффекта

интерференции света

дифракции света

отражения и преломления света

Решение:

Интерференция и дифракция – сугубо волновые явления. Законы отражения и преломления света в рамках волновой теории объяснил еще Гюйгенс, современник Ньютона. И только законы фотоэффекта, сформулированные в конце XIX века А. Г. Столетовым, не укладывались в рамки волновых представлений. Объяснил эти законы в 1905 г. А. Эйнштейн, предположив, что свет может поглощаться только дискретными порциями, квантами.

3. Согласно принципам квантовой механики, точное знание какой-либо характеристики X данного объекта делает невозможным или неточным знание …

характеристики того же объекта, дополнительной к X

всех остальных характеристик этого объекта

характеристик X всех объектов, с которыми данный объект взаимодействует

характеристик X всех остальных объектов в мире

Решение:

Согласно одной из формулировок квантовомеханического принципа дополнительности, полное понимание любого объекта требует такого набора его характеристик, что знание одной из них делает невозможным или неточным знание каких-то других характеристик из этого полного набора. Характеристики, находящиеся в таком отношении взаимоисключения, называются дополнительными. Дополнительными к данной характеристике являются лишь некоторые другие характеристики, но не все подряд. Например, характеристикой, дополнительной к импульсу объекта, служит его координата, а энергия – нет. Никакая характеристика X не является дополнительной к самой себе даже для одного и того же объекта, а уж тем более – для объектов разных.

4. Опыт, схема и результат которого изображены на рисунке, позволяет продемонстрировать …

дифракцию электронов

интерференцию электронных пучков

фотоэффект (выбивание электронов светом из металла)

возникновение наведенной радиоактивности

Решение:

Свет в данном опыте не используется, изображение на фотопластинке формируется падающими на нее электронами. Следовательно, фотоэффект здесь ни при чем. Интерференция электронных пучков тоже отпадает, поскольку пучок тут только один. Остается дифракция и наведенная радиоактивность.

По определению, дифракция – это явления отклонения волны от прямолинейного распространения вследствие взаимодействия с препятствием. На фотопластинке именно это и изображено. Помимо центрального светлого пятна, образованного электронами, прошедшими фольгу напрямую, не отклонившись от первоначальной траектории, видно еще несколько светлых колец, которые, очевидно, объясняются электронами, отклонившимися от первоначального направления распространения на определенный угол, то есть испытавшими дифракцию. Препятствием в данном случае служат атомы в фольге: расстояния между ними в подобных опытах соизмеримы с длиной волны электронов в пучке, что создает наилучшие условия для возникновения четкой дифракционной картины.