Квантовая физика

Можно объяснить все эффекты преобразования частот также исходя и из квантовой теории. С точки зрения квантовой физики все эти эффекты являются многофотонными процессами, при которых в каждом элементарном акте взаимодействия участвуют несколько (три в случае генерации второй гармоники, четыре в случае генерации третьей гармоники и т. д.) фотонов. Например, согласно этой схеме, при генерации второй гармоники одновременное исчезновение двух фотонов с частотами ы каждого приводит к мгновенному рождения одного фотона с частотой 2 d. Отсутствие задержки между исчезновением двух квантов и рождением одного приводит к когерентности волн с удвоенной частотой. Благодаря этому про- [c.394]

Сложная задача взаимодействия электромагнитного поля с веществом может решаться методами как классической, так и квантовой физики. Следует учитывать, что при использовании гармонического осциллятора в качестве модели излучающего атома результаты квантовой и классической теории дисперсии совпадают При применении другой модели (например, атома водорода, где нужно учитывать кулоновское взаимодействие, а не квазиупругую силу) результаты квантового и классического описания будут существенно различны. В последующем изложении, проводимом в приближении классической физики, фак- [c.138]

Хотя система записи в виде комплексных величин очень удобна при решении линейных дифференциальных уравнений и при анализе процессов в линейных цепях, применяя ее, следует соблюдать осторожность, если рассчитываются билинейные количества, как, например, поглощение энергии и поток энергии. По указанной причине в руководстве по лабораторным работам к этому курсу относительно редко употребляются комплексные числа. Однако без комплексных величин квантовая физика выглядела бы довольно громоздко. [c.143]

Колебание гармонического осциллятора является очень важным примером периодического движения и может служить точной или приближенной моделью во многих задачах классической и квантовой физики. К числу классических систем, аналогичных гармоническому осциллятору, могут быть отнесены любые системы, которые, будучи слегка выведены из положения равновесия, совершают устойчивые колебания. К ним относятся [c.206]

Задача взаимодействия электромагнитного поля с веществом может решаться как методами классической, так и методами квантовой физики. Мы не будем рассматривать квантовую теорию дисперсии, а познакомимся более детально с основами электронной теории дисперсии. [c.89]

Второй вопрос касается отмечавшейся еще Резерфордом логической трудности, связанной с переходом между дискретными уровнями. Чтобы совершить данный квантовый переход, атом должен поглотить (испустить) фотон определенной, а не какой-либо иной энергии. Каким же образом атом производит выбор нужного фотона Этот вопрос более сложен, чем предыдущий. Ответ на него был получен в процессе развития квантовой физики, о чем мы поговорим в гл. 5. [c.67]

Путь, пройденный оптикой в исследовании природы света,— от световых корпускул Ньютона до световых квантов (фотонов) Эйнштейна — напоминает виток спирали. Оптика снова пришла к корпускулярной концепции, но, разумеется, уже на новом уровне. Фотоны принципиально отличаются от ньютоновских световых корпускул прежде всего тем, что отнюдь не исключают волновых представлений. Уже в свойствах отдельного фотона отражается диалектическое единство корпускулярной и волновой концепций. Что же касается фотонных коллективов, то при определенных условиях они особенно ярко проявляют волновые свойства, обнаруживаемые в явлениях интерференции и дифракции света. Забегая вперед, заметим, что интерференционная картина, как оказалось, может наблюдаться и тогда, когда фотоны проходят через интерферометр поодиночке. Понимание этого принципиального факта возможно лишь на основе представлений квантовой физики. На этих вопросах мы специально остановимся в ч. И. Пока же рассмотрим свойства фотона (некоторые из них уже отмечались ранее), а затем поговорим о свойствах фотонного коллектива или, иными словами, о поведении фотона в коллективе. [c.78]

ВЕРОЯТНОСТЬ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ [c.87]

Измерительный процесс в квантовой физике 113 5.4. Волновая функция 117 Беседа. Фотон в интерферометре (о волнах в квантовой физике) 122 [c.87]

СЮРПРИЗЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ [c.89]

В соотношениях неопределенностей ярко отразилась специфика представлений квантовой физики. Мы не можем,— писал Гейзенберг, — интерпретировать процессы в атомарной области так же, как процессы большого масштаба. Если же мы продолжаем пользоваться привычными понятиями, то их применимость надо ограничивать так называемыми соотношениями неопределенностей . [c.91]

Заметим, что соотношения неопределенностей не разрешают прямого переноса в квантовую физику многих классических выражений. В качестве примера укажем хорошо известные равенства [c.92]

М — момент импульса). В них входят и импульс, и координата объекта. Так как в квантовой физике импульс и координата не являются одновременно измеримыми величинами (они входят в разные полные наборы), то соотношения [c.92]

Вероятностная трактовка квантовой физики основывается на богатом экспериментальном материале. Используя этот материал, рассмотрим несколько принципиальных идеализированных опытов, являющихся, по сути дела, обобщением многих реальных экспериментов. При этом мы не будем входить в подробности, касающиеся конкретных экспериментальных установок, а также в детали исторического плана. [c.94]

Казалось бы, какое отношение имеет к квантовой физике давно открытое и объясненное явление интерференции света Оказывается, самое прямое. [c.95]

Данный опыт хорошо известен в классической оптике. Однако, подобно интерференционному опыту Юнга, он имеет прямое отношение к квантовой физике. Как и в интерференционном опыте, будем уменьшать интенсивность светового пучка до тех пор, пока через поляризаторы не пойдут одиночные фотоны. Рассмотрим проиллюстрированные на рис. 4,6 случаи в применении к одиночным фотонам. Напомним, что поляризация фотона соответствует поляризации световой волны, из которой взят данный фотон. Это означает, в частности, что после первого поляризатора будем иметь линейно поляризованные (в направлении оси поляризатора) фотоны. Вот с этими фотонами и будем далее работать, называя их условно исходными. [c.98]

Амплитуда вероятности перехода. Предположим, что микрообъект совершает квантовый переход из некоторого s-состояния в некоторое /-состояние. Конкретные характеристики этих состояний, равно как и природа микрообъекта, пока несущественны. Переход имеет вероятностный характер, поэтому введем в рассмотрение вероятность перехода Ws j. Наряду с вероятностью перехода в квантовой физике рассматривают амплитуду вероятности перехода Это есть некое, вообще говоря, комплексное число, квадрат модуля которого равен вероятности перехода [c.100]

Главное в квантовой физике. Если попытаться кратко сформулировать то главное, что дала квантовая физика человеку, познающему окружающий его мир, то следует выделить следующие два основных момента. [c.105]

Первый квантовая физика показала, что основными закономерностями в природе являются закономерности не динамического, а статистического типа и что вероятностная форма причинности есть основная форма, тогда как классический (лапласовский) детерминизм представляет собой лишь предельный случай. [c.105]

Второй квантовая физика обнаружила, что с вероятностями в природе следует обращаться не совсем так, как это принято в классических статистических теориях оказалось, что в определенных случаях надо складывать не [c.105]

Суперпозиция в классической и квантовой физике. Суперпозиция часто встречается в классической физике это хорошо известная суперпозиция классических волн. С математической точки зрения классическая суперпозиция и суперпозиция в квантовой физике аналогичны. Именно это обстоятельство немало способствовало развитию квантовой теории. В то же время оно затрудняло осмысливание физического содержания получаемых в теории результатов, так как порождало соблазн проводить неоправданные аналогии с классическими волнами. Как писал Дирак, допущение суперпозиционных связей между состояниями приводит к математической теории, в которой уравнения движения, определяюш,ие состояния, линейны по отношению к неизвестным. Ввиду этого многие пытались установить аналогии с системами классической механики, такими, как колеблющиеся струны или мембраны, которые подчиняются линейным уравнениям, а следовательно, и принципу суперпозиции. Важно помнить, однако, что суперпозиция в квантовой физике существенным образом отличается от суперпозиции, встречающейся в любой классической теории. Это [c.108]

Это означает, что на уровне математического аппарата мы уже осуществили сведение амплитуд состояний к амплитудам переходов. Иными словами, в аппарате квантовой физики амплитуды состояний играют фактически ту же роль, что и амплитуды переходов. Попутно мы убеждаемся, что соотношения (5.2.10) и (5.2.11) органически связаны друг с другом. Следовательно, органически взаимосвязаны интерференция амплитуд переходов и принцип суперпозиции состояний. [c.113]

Экспериментаторы не обязаны оценивать правильность теоретической работы, что же до химиков, они услыщали здесь родное им слово — полимеры. Сверхпроводимость уже была магическим словом тридцать лет назад Короче, покойный Н.Н.Семенов призвал нас с Игорем и повелел нам заняться, т.е. разобраться, по крайней мере, в утверждениях Литтла и понять, есть ли здесь дело. Отвлекаясь от заявлений и ожиданий самого Литтла, оказалось, что имеется огромное количество трудных, но интересных проблем в органических материалах, если смотреть на них с точки зрения квантовой физики твердого тела. Николай Николаевич имел чутье на новые вещи [c.219]

При построении строгой физической теории, описывающей отражение электромагнитных волн металлами, необходимо учитывать вторичные волны, обусловленные вынужденными колебаниями свободных электронов, плотность которых внутри металла весьма велика. Такая теория должна быть сугубо квантовой, так как ллектронь[ в металле подчиняются законам не классической, а квантовой физики. Изложение подобной теории выходит далеко за пределы. этой книги. [c.100]

Многочисленные попытки найти в1.1ход из этого тупика не приводили к успеху вплоть до начала XX в., когда М.Планк сформулировал гипотезу дискретных квантов энергии, последовательное развитие которой многими физиками (в первую очередь А.Эйнштейном и Н.Бором) в дальнейшем привело к определению границ применимости классической теории и созданию новой квантовой физики, громадное значение которой для развития всех естественных наук общеизвестно. [c.423]

Работа, опубликованная М.Планком в начале XX в., не сразу встретила признание. Многие видные фиаики гого времени были склонны считать предложенный Планком способ вычисления VV > неким математическим фокусом, не имеющим серьезного физического смысла. Большой заслугой Эйнштейна является своевременная поддержка и развитие этой принципиально новой идеи, обусловившей революционные преобразования в физике. В частности, Эйнштейн сразу же предложил использовать формулу Планка для объяснения зависимости теплоемкости твердых тел от температуры вблизи О К, истолковал опыты по фотоэффекту, введя понятие фотона и заложив основы квантовой оптики (см. 8.5). Об этом стоит упомянуть, так как в популярной литературе иногда встречаются попытки представить Эйнштейна ученым, завершившим классическую физику, но не принявшим квантовых представлений. Это совсем неправильная точка зрения. Эйнштейн, бесспорно, был одним из творцов новой квантовой физики, а его сомнения и поиски смысла вероятностного описания, свойственного дальнейшему развитию квантовой механики, отражают глубину подхода этого гениального ученого ко всем проблемам естествознания. Другое дело, что по многим причинам, из которых не последнюю роль играли многолетние попытки решить непомерно трудную задачу создания единой теории поля, за последние 30 лет своей жизни Эйнштейн не внес существенного вклада в бурное развитие квантовой физики. [c.426]

Попытка радикального решения этой проблемы была предпринята в университете г. Беркли (США, Калифорния), где в 1961 г. был создан специальный комитет из ученых, поставивших своей целью создание учебника нового типа. Первые два тома этого учебника (механика, электричество и магнетизм) вышли в 1965 г., сейчас закончено издание трех остальных томов (волны, квантовая и статистическая физика). Три небольшие книги содержат описание тридцати шести работ Берклеевской физической лаборатории, идейно связанных с новым общим курсом. Создатели Берклеевского курса стремились изложить в учебнике классическую физику, органически связав ее с основными идеями специальной теории относительности, квантовой физики и статистики, — и именно в этом-то и заключены основные достоинства учебника. [c.6]

Данный учебник представляет собой двухгодичный курс общей физики, предназначенный для студентов, специализирующихся в области исследовательской работы, а также и для будущих инженеров. Авторы желали представить классическую физику — насколько это возможно — в том виде, в каком она используется физиками-профессионалами, работающими на переднем крае исследований. Мы пытались создать курс, который бы акцентировал основные положения физики. Нашей особой задачей было естественное введение в курс классической физики идей специальной теории относительности, квантовой физики и статистической физики. [c.10]

Можно получить целый ряд важных характеристических длин, если делить классический радиус электрона на различные степени числа ос. Одна из важных характеристических длин, часто встречающаяся в квантовой физике,— это компто-новская длина волны электрона [c.277]

Задача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем оптики и физики вообще. Решение этой задачи имело огромное принципиальное и практическое значение. Установление того, что скорость распространения света конечна, и измерение этой скорости сделали более конкретными и ясными трудности, стоящие перед различными оптическими теориями. Первые методы определения скорости света, опиравшиеся на астрономические наблюдения, способствовали со своей стороны ясному пониманию чисто астрономических вопросов о затмениях отдаленных светил и о годичном параллаксе звезд. Точные лабораторные методы определения скорости света, выработанные впоследствии, используются при геодезической съемке. Теоретическое обоснование и экспериментальное исследование принципа Допплера в оптике сделали возможным решение задачи о лучевых скоростях светил или движущихся светящихся масс (протуберанцы, каналовые лучи) и привели к весьма широким астрономическим обобщениям. Сравнительное измерение скорости света в вакууме и различных средах послужило в свое время в качестве ехрег1теп1ит сгис1з для выбора между волновой и корпускулярной теориями света, а впоследствии привело к понятию групповой скорости, имеющему большое значение и в современной квантовой физике. Сравнение скорости распространения света с константой с максвелловской теории, обозначающей, с одной стороны, отношение между электромагнитными и электростатическими единицами заряда, а с другой — скорость распространения электромагнитного поля, сыграло важнейшую роль при обосновании электромагнитной теории света. Наконец, вопрос о влиянии движения системы на скорость распространения света и вся обширная совокупность связанных с ним экспериментальных и теоретических проблем привели к формулировке эйнштейновского принципа относительности — одного из самых значительных обобщений [c.417]

После изложенных соображений, касающихся существа предмета (квантовой оптики), обратимся к данному учебному пособию. Оно состоит из четырех частей 1. Развитие фотонных представлений. 2. Физика микрообъектов. 3. Квантовооптические явления. 4. Теоретические основы квантовой оптики. В первой части на основе ставших классическими работ Планка, Бора, Эйнштейна рассматриваются рождение и становление квантовой теории света, излагаются свойства фотона и фотонных ансамблей, демонстрируется переход от волновых представлений к квантовым. Во второй части анализируются некоторые принципиальные вопросы квантовой физики это позволяет объяснить интерференционные эффекты на корпускулярном языке. В третьей части приводятся необходимые сведения из физики твердого тела и затем обстоятельно рассматриваются три группы оптических явлений фотоэлектрические, люминесцентные, нелинейно-оптические эти явления иногда объединяют термином квантово-оптические . Вопросы, излагаемые в указанных трех частях пособия, составляют содержание раздела Квантовая природа света , [c.5]

Преходящее и непреходящее в теории Бора. Теорию Бора рассматривают как один из первых этапов в развитии квантовой физики и при этом отмечают ее непоследо- [c.66]

Рассматривая вопросы, связанные с физикой фотонов, мы вступаем в своеобразный мир микрообъектов с его специфичес/сими закономерностями, представлениями, образами. Данная и следующая главы посвящены некоторым принцапаальным вопросам физика этого мира. Очевидно, что нельзя изучать квантовую оптику, не познакомившись с общими основами квантовой физики. [c.89]

Вероятность лежит в самой основе квантовой физики. Это неоднократно подчеркивали многие выдающиеся физики. Академик В. А. Фок писал В квантовой механике понятие вероятности есть понятие первичное, оно играет там фундаментальную роль . Статистические методы в физике,— писал Борн,— по мере развития науки распространялись все больше и больше, и сегодня можно сказать, что современная физика полностью опирается на статистическую основу... Сегодня кварттовая теория привела нас к более глубокому пониманию она установила более тесную связь между статистикой и основами физики. Это является событием в истории человеческого мышления, значение которого выходит за пределы самой науки . [c.94]

В итоге вопросы интерференции и волновых процессов оказываются поставленными в новой плоскости. До появления квантовой физики интерференцию всегда рассматривали как пример специфически волнового явления. Если в каком-либо эксперименте обнаруживали х-арактерную интерференционную картину, то это считалось безусловным основанием для заключения о присутствии неких волн. В этом смысле волны рассматривались как нечто первичное, а интерференция — как нечто вторичное. Квантовая физика показывает, что более оправдана противоположная расстановка акцентов и что в основе интерференционной картины отнюдь не обязательно должны лежать классические волновые процессы. В общем случае интерференция — это специфическое квантовое явление, связанное со сложением амплитуд вероятностей. [c.106]

Подчеркнем, что в общем случае объяснение интерференции выходит за рамки традиционной волновой картины. Например, нельзя объяснить на основе волновых процессов разделение микрообъектов на фермионы и бозоны, являющееся, как оказывается, следствием интерференции амплитуд вероятностей переходов. Анализ процесса разрушения интерференции амплитуд вероятностей в измерительном акте (так называемой редукции волнового пакета ) прямо указывает на неправомеррюсть использования представлений о классических волнах при рассмотрении микроявлений. Однако, прежде чем говорить об этом вопросе, надо познакомиться с одним из фундаментальных принципов квантовой физики — принципом суперпозиции состояний. [c.106]

О таких состояниях говорят как о взаимно ортогональных. В этом смысле все состояния классического объекта взаимно ортогональны, тогда как в квантовой физике ортогональны лишь состояния, соответствующие одному и тому же полному набору, и неортогональны состояния, соответствующие разным наборам. Последнее обстоятельство и отражено в принципе суперпозиции состояний. Заметим, что представление о взаимно ортогональных состояниях позволяет указать критерий полной и частичной различимости состояний. Если =0, то состояния Si> и S2> полностью различимы (между ними нет суперпозицнонных связей). Если же 0, то рассматриваемые состояния частично различимы. Итак, критерием полной различимости состояний является их взаимная ортогональность. [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...