Постулаты Бора Квантовый гармонический осциллятор Щелочные металлы Характеристические рентгеновские спектры Фотонный газ Электронный газ и его некоторые свойства Электроны в кристаллах Примесная проводимость полупроводников

Квантовая физика Кинематика Ядерная физика

После работ Максвелла и Больцмана, после того, как появилось множество физических приложений теории, из которых вытекала высокая эффективность теории, почти все были убеждены в том, что здание физики уже построено. Общее мнение физиков того времени хорошо выражают слова: на светлом небосклоне физики имеются лишь два небольших тёмных облачка – теория излучения абсолютно чёрного тела и эксперименты Майкельсона. Но эти две проблемы казались малозначительными, не делающими погоды. Казалось несомненным, что они будут решены на основе общепринятых представлений. Теперь мы знаем, сколь ошибочным было мнение большинства: из двух небольших облачков выросли теория квантов и теория относительности – два кита, на которых стоит современная физика. Для устранения двух облачков потребовался  революционный переворот в физических представлениях.

 Время, о котором сейчас идет речь (последняя четверть XIX века), можно назвать временем застоя в науке. Период застоя – это период накопления новых фактов, когда на основе существующих теоретических представлений, без привлечения новых идей, стремятся объяснить и описать физические процессы. Развитие научных представлений в обществе можно было бы изобразить с помощью графика, откладывая на вертикальной оси  - количество новых фундаментальных физических идей, а на горизонтальной оси  – время их появления:

 

 Рис. Зависимость количества  новых фундаментальных физических идей от времени  их возникновения. Восходящие участки кривой относятся к периодам расцвета физики, а горизонтальные участки – к периодам застоя, переходящим в кризис. Пунктирный участок кривой изображает начало нового периода расцвета в физике.

На период 1860-1875 гг. приходится большое число новых идей и теорий. Это – время расцвета физики. Кривая круто идет вверх. Затем развитие замедляется, рост кривой прекращается. Это – застой, переходящий в кризис, когда фундаментальные идеи почти не появляются. Но законы развития науки (общества) таковы, что застой неизбежно сменяется новым подъёмом, который сопровождается ломкой старых взглядов и представлений и возникновением существенно новых физических идей.

 И вот новый подъём:

открытие электрона 1897,

квантовая гипотеза 1900,

теория относительности 1905,

теория атома Бора 1912,

квантовая механика, квантовая теория электрона 1925,

квантовая электродинамика 1927.

Это вершины, основные вехи развития физики.

 Сущность тех процессов, которые происходят в науке в тот переломный момент, когда подавляющее большинство искренне верит в истинность и завершенность общепринятой системы взглядов о природе, хорошо передают слова известного историка Льва Гумилёва: «Конец и вновь начало». Так называется одна из его книг, которую я бы очень посоветовал прочитать. То, что для большинства кажется венцом развития, истиной в последней инстанции, оказывается лишь завершением некоторого этапа развития, началом нового, трудного восхождения, ведущего к коренной ломке устоявшихся взглядов и представлений и формированию новых представлений.

 Слова «конец и вновь начало» совершенно точно передают содержание текущего момента в развитии физики. Застой, длящийся в физике уже несколько десятилетий, постепенно сменяется новым подъемом. Мы входим в полосу революционных потрясений основ физики. И главным героем надвигающихся событий снова оказывается электрон, как и сто лет назад. Причина заключается в том, что электрон – это уникальная частица, хранящая в себе глубочайшие тайны природы, степень раскрытия которых определяет научно-технический уровень развития общества. Значение электрона для понимания физической картины мира прекрасно выражают слова В. Томсона: «Скажи мне, что такое электрон, и я объясню тебе все остальное».

Теперь пора вернуться к вопросу: зачем нужна квантовая механика? Квантовая механика как особый раздел физики необходима по той причине, что поведение квантовых частиц подчиняется особым, квантовым законам, существенно отличающимся от законов классической физики. Предмет квантовой механики можно определить следующим образом: это раздел физики, в котором изучаются законы, управляющие поведением микрочастиц.

Задачи по теме №2

Определить молярную массу и массу одной молекулы поваренной соли.

Определить массу одной молекулы углекислого газа.

Какой объем занимают 100 моль ртути?

Найти плотность азота при температуре 400 К и давлении 2 МПа.

Найти число атомов в алюминиевом предмете массой 135 г.

Одинаковые массы азота и кислорода находятся при одинаковой температуре. Как должны относиться их давления, чтобы они имели при этом одинаковые плотности?

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа равна 5∙10-21 Дж. Концентрация молекул 3∙1019 см-3. Определить давление газа.

Найти концентрацию молекул кислорода, если при давлении 0,2 МПа средняя квадратичная скорость его молекул равна 700 м/с.

Найти среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы кислорода при давлении 20 кПа. Концентрация молекул кислорода при указанном давлении 3∙1025 м-3.

В результате нагревания давление газа в закрытом сосуде увеличилось в 4 раза. Во сколько раз изменилась средняя квадратичная скорость молекул?

В сосуде находится 10 г углекислого газа и 15 г азота. Найти плотность ρ смеси при температуре 270C и давлении 150 кПа.

Газ находится в сосуде при давлении 2106 Па и температуре 260С. После нагревания на 500С в сосуде осталась половина массы газа. Определите установившееся давление.

При нагревании некоторой массы газа на 1 К при постоянном давлении объем этой массы газа увеличился на 1/350 часть первоначального объема. Найти начальную температуру газа.

Масса m=12г газа занимает объём 4л при температуре 70С. После нагревания газа при постоянном давлении его плотность стала равной 0,6 кг/м3. До какой температуры нагрели газ?

Масса m=12г кислорода находится при давлении 304 кПа и при температуре 100С. После расширения вследствие нагревания при постоянном давлении кислород занял объем 10л. Найти объем газа до расширения и температуру газа после расширения.


Поляризация диэлектриков