¿Qué rayos

En la actual campaña contra el analfabetismo, que factorizar el cerebro tema humanista ordinaria que ha sido durante mucho tiempo interesado en él, pero cualquier intento de leer una literatura científica y educativa termina colgar sobre la primera fórmula. Ahora vamos a pedir a todos los físicos cierran los ojos y los oídos y le dicen a los demás lo que los cuantos. Seguramente, se encuentra constantemente la palabra en la literatura, la televisión, Internet, oficinas y sharazhkinyh nanotehnolohotronah. Es el momento de cerrar la brecha y un poco de corte en el tema.

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1. La forma más fácil de explicar lo que los rayos - esta analogía.
Tome la distancia entre los ojos y el monitor. Puramente matemáticamente, esta distancia puede ser dividido en varios segmentos. La mitad, otro de cuatro, en ocho partes. Así, por ejemplo, hasta el infinito. Y puede parecer que si quieres meter un dedo en la pantalla, no puede hacerlo, porque divide la distancia hasta el infinito. Pero usted sabe que físicamente lo haces sin ningún problema, ya que es la unidad más pequeña de la distancia, por debajo del cual no hay nada allí.

Anteriormente creíamos que el tamaño más pequeño es el átomo, pero ahora los científicos han excavado hasta quarks y supercuerdas. Pero la cuestión de la determinación de la distancia más pequeña dejará físicos - tarde o temprano presentar un estándar. El hecho de que nuestra experiencia muestra que la división del segmento, en realidad, no es infinito.

Estos argumentos son paradoja similar conocida de Aquiles y la tortuga. Los antiguos también se preguntó acerca de la infinidad de división de espacio. Entonces, ¿qué!




2. Ahora tome otro ejemplo de la vida. Energía tal como es. Usted frito pinchos, y, por lo tanto, es ahora caliente. Irradiar el calor que, en general, es lo que llamamos energía, y la física - ondas electromagnéticas. Experiencia personal nos dice que existe la energía en forma de ondas continuas (recordar las lecciones de álgebra incomprensible sinusoide). Esa es la energía, creemos, se emite de forma continua. Hasta principios del siglo XX, todos los científicos del mundo también lo creo.

Y aquí y allá. Se encontró que hay una pieza finita de energía. La cantidad más pequeña de la energía, no lo es menos. Como es el caso con la transmisión de potencia a distancia se puede dividir en trozos (o paquetes, si usted web programador y más comprensible). El bit más pequeño de la energía llamada cuantos.




3. En realidad esto es posible y acabado. Pero te estás preguntando cómo fue descubierto y el porqué de tan poca cosa nacido una ciencia -. La física cuántica
El hecho de que existen fotones, nadie lo sabía. Mientras que la física puramente fuera de interés no decidieron practicar todo tipo de cálculos en situaciones ideales. Confunden el llamado cuerpo absolutamente negro. Es una figovina de ficción, como el horno, que es calentada, y no pierde (no refleja) no es un poco de energía.

Este horno hipotética después del calentamiento, por supuesto, también comienza a irradiar calor. Los físicos comenzaron a considerar la cantidad de calor (energía) emitirá un horno tal. Y gustar o no, pero ellos salieron energía infinita. Fue una emboscada - La práctica demuestra que, en realidad, no hay tal infinita en cualquier otro lugar, y aún más en el horno. Y todo este disparate física clásica fue al bosque.




4. La primera cosa que vale la pena expresó la Max Planck - abuelo de la física cuántica. Condujo puramente el resultado de inventar una fórmula de la que se deducía que la energía radiada porciones. Es decir, cada onda electromagnética lleva una cierta cantidad de energía, proporcional a la frecuencia de la onda. Coeficiente de proporcionalidad llamada constante de Planck, que más tarde resultó ser no sólo un número al azar, y la cantidad física fundamental.

Una buena analogía es cuando tocamos el violín, y poco a poco subir el volumen, que en realidad aumenta el volumen no es continua, pero irregular, pero tan pequeño que no nos damos cuenta que.




5. propio Planck no entendía lo que estaba abierto - hasta el final de su vida fue un oponente de la física cuántica. La cuantización de la energía era muy ofensivo para los clásicos. Uno muy conocido bromista científico explicar la cuantización de la energía de esta manera: es como la naturaleza ha permitido o beber un litro de cerveza a la vez, o no beber nada, evitando las dosis intermedias.

La fórmula de Planck con respecto a la radiación de cuerpo negro emite sin resultado adecuado de infinito. Debido a que las piezas de energía en comparación con las cantidades infinitesimales se pueden contar.



6. Finalmente terminaron fuera de la física clásica, Einstein. Su primer descubrimiento no fue la teoría de la relatividad. La explicación del efecto fotoeléctrico.

El efecto fotoeléctrico es cuando la luz incide sobre la placa y golpea electrones fuera de él. Pero esa es la energía de los electrones emitidos es independiente del aumento de potencia (brillo) de la luz aumenta sólo el número, no la velocidad. La energía de los electrones expulsados ​​de las placas aumenta si aumenta la frecuencia de la luz: es decir, no para brillar en rojo, y, por ejemplo, la luz violeta. Una luz con una frecuencia baja, como un rojo, en general, no tiene ningún efecto.

Este es un fenómeno general que nadie podía explicar en términos de la física clásica.



7. Nadie podía, pero Einstein. Para explicar por qué el color del haz de luz incidente y no su energía, determina la velocidad de los electrones expulsados, Einstein decidió mudarse poca idea acerca de la cantidad de onda de la luz del soporte de energía. Después de Planck aplicó su teoría sólo a la radiación térmica.

Para empezar Einstein anunció por primera vez la idea de que la luz puede y debe ser vista no como una onda y como una partícula (más tarde sería llamado un fotón, como Einstein lo llamó un cuanto de luz). Para los curiosos: en ordinaria bombilla emite 100 vatios por segundo, unos cien mil millones de millones de fotones (10 es 20 grados)
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Cuando el efecto fotoeléctrico en virtud del tamaño de la batalla entre el electrón y el fotón va de uno a uno. Para un fotón con un electrón en una colisión arrancó el último de la placa de metal, debe tener que hacer una cantidad suficiente de energía. Y si se aplica la fórmula de Planck es la luz, resulta que la energía de cada fotón es proporcional a la frecuencia de la onda de la luz, es decir, se toman por separado fotón tiene una energía definida, que depende de la frecuencia natural. Resulta que la frecuencia de la luz (su color) determina la velocidad de los electrones emitidos y la intensidad de la luz afecta sólo a la cantidad de los electrones expulsados.

De este modo, Einstein demostró que la onda electromagnética (luz) se compone de pequeñas partículas de fotones - que a su vez representan porciones más pequeñas o cuantos de luz.



8. Después de eso, el mundo nunca fue la misma. Los físicos han enfrentado increíble fenómeno macrocosmos que la materia puede ser tanto una partícula y una onda, que la energía no puede dividirse sin fin, y es incluso un múltiplo de un valor determinado (la constante de Planck) que estos mismos rayos poseen las propiedades que le dices a alguien en compañía educada - no van a creer y causarán enfermeras.

Einstein era un enemigo malicioso de la física cuántica. Fue hasta su muerte mantuvo la defensa, teniendo en cuenta que los efectos cuánticos de alguna manera se pueden explicar adecuadamente. Pero hay diferentes Bora Nielsen, Heisenberg, Landau descubrió más y más nuevas propiedades de fotones. Y en los años 50, después de la muerte de las cosas cuántica de Einstein fueron confirmados experimentalmente y definitiva.

Tal vez en el futuro de nuestro programa educativo, nos fijamos en las paradojas de la física cuántica, si tenemos suficiente de las palabras y la capacidad de explicar su lenguaje humano humanitaria.

Ahora todo.



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