Номер 2, страница 166 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 46. Корпускулярно-волновой дуализм. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 2, страница 166.

2. Что называют корпускулярно-волновым дуализмом?

Что называют корпускулярно-волновым дуализмом?

Корпускулярно-волновой дуализм — это фундаментальный принцип квантовой механики, согласно которому любой микрообъект (например, фотон, электрон, атом) может проявлять как свойства частицы (корпускулы), так и свойства волны. Эти два аспекта поведения, кажущиеся несовместимыми в классической физике, являются неотъемлемыми характеристиками одного и того же объекта.

Исторически, свет сначала рассматривался как поток частиц (корпускулярная теория Исаака Ньютона), а затем как волна (волновая теория Христиана Гюйгенса, подтвержденная опытами Томаса Юнга по интерференции и работами Джеймса Максвелла по электромагнетизму). Однако в начале XX века для объяснения таких явлений, как фотоэффект и тепловое излучение, Альберт Эйнштейн и Макс Планк вновь обратились к идее о дискретности света. Они предположили, что свет излучается и поглощается порциями — квантами, которые назвали фотонами. Энергия фотона $E$ связана с частотой света $\nu$ формулой Планка: $$E = h\nu$$ где $h$ — постоянная Планка. Это уравнение впервые связало корпускулярную характеристику (энергию кванта) с волновой характеристикой (частотой).

В 1923-1924 годах французский физик Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу о том, что волновые свойства присущи не только свету, но и любым частицам материи. Он предположил, что с каждой частицей, обладающей импульсом $p$, связана волна определенной длины $\lambda$. Эта длина волны, названная длиной волны де Бройля, вычисляется по формуле: $$ \lambda = \frac{h}{p} $$ где $p = mv$ для нерелятивистской частицы ($m$ — масса, $v$ — скорость).

Гипотеза де Бройля была экспериментально подтверждена в 1927 году в опытах Клинтона Дэвиссона и Лестера Джермера, а также Джорджа Томсона, которые наблюдали дифракцию электронов на кристаллах. Это стало решающим доказательством волновой природы материи.

Проявление дуализма зависит от условий эксперимента. В одних условиях (например, в эффекте Комптона) электрон или фотон ведут себя как частицы, сталкиваясь и обмениваясь импульсом. В других условиях (например, при прохождении через две щели) они демонстрируют волновое поведение, создавая интерференционную картину. Важно отметить, что объект не является одновременно и частицей, и волной. Скорее, это нечто третье, что мы вынуждены описывать с помощью классических понятий "частица" и "волна", потому что наш язык и интуиция основаны на макромире. Согласно принципу дополнительности Нильса Бора, корпускулярное и волновое описания являются взаимоисключающими, но в то же время дополняющими друг друга для полного описания квантового объекта.

Ответ: Корпускулярно-волновой дуализм — это свойство природы, состоящее в том, что любые материальные микрообъекты обладают одновременно и волновыми, и корпускулярными (свойствами частиц) характеристиками. В зависимости от условий эксперимента они могут проявлять себя либо как волны (например, в явлениях дифракции и интерференции), либо как частицы (например, при взаимодействиях, связанных с обменом энергией и импульсом).