Номер 1, страница 237 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 51. Элементарные понятия квантовой механики. Глава 5. Строение вещества - номер 1, страница 237.

Условие.

1. Какие две формулы из этого параграфа кажутся вам наиболее важными?

Решение.

Решение 2.

1. Какие две формулы из этого параграфа кажутся вам наиболее важными?

Наиболее важными, основополагающими для всей квантовой механики, можно считать формулу Планка для энергии кванта и формулу де Бройля для длины волны частицы. Эти две идеи легли в основу нового понимания природы на микроуровне.

1. Формула Планка для энергии кванта (фотона):

$E = h\nu$

где $E$ – энергия кванта, $\nu$ – частота электромагнитного излучения, а $h$ – постоянная Планка. Эта формула ввела революционное понятие о том, что энергия излучается и поглощается не непрерывно, а дискретными порциями – квантами. Это был первый шаг к построению квантовой теории, который объяснил явления, не поддававшиеся описанию в рамках классической физики, например, излучение абсолютно черного тела и фотоэффект.

2. Формула де Бройля для длины волны:

$\lambda = \frac{h}{p}$

где $\lambda$ – длина волны, ассоциированная с частицей, $h$ – постоянная Планка, а $p$ – импульс частицы. Эта гипотеза распространила идею о двойственной природе света на все частицы материи. Согласно де Бройлю, любой движущийся объект, будь то электрон или камень, обладает волновыми свойствами. Эта концепция корпускулярно-волнового дуализма является центральной в квантовой механике и объясняет такие явления, как дифракция электронов.

Ответ: Наиболее важными формулами являются формула Планка $E = h\nu$ и формула де Бройля $\lambda = \frac{h}{p}$, так как они вводят фундаментальные для квантовой механики понятия квантования энергии и корпускулярно-волнового дуализма.

2. Перечислите основные отличия квантовой механики от классической.

Квантовая механика кардинально отличается от классической в своем описании физической реальности. Вот основные отличия:

• Квантование (дискретность). В классической физике физические величины (энергия, момент импульса и др.) могут принимать любые непрерывные значения. В квантовой механике многие из этих величин являются квантованными, то есть могут принимать только определённые дискретные значения. Например, энергия электрона в атоме может находиться только на определённых энергетических уровнях.
• Корпускулярно-волновой дуализм. Классическая механика строго разделяет объекты на частицы (локализованные в пространстве) и волны (протяжённые). Квантовая механика постулирует, что все микрообъекты (фотоны, электроны и т.д.) обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами. В зависимости от условий эксперимента они могут проявлять себя либо как частицы, либо как волны.
• Вероятностный характер. Классическая механика является детерминистической: зная начальные условия (координаты и импульсы всех тел) и действующие силы, можно точно предсказать состояние системы в любой последующий момент времени. Квантовая механика носит вероятностный характер. Состояние системы описывается волновой функцией, квадрат модуля которой определяет лишь вероятность найти частицу в той или иной точке пространства. Невозможно точно предсказать результат единичного измерения, можно говорить лишь о вероятностях различных исходов.
• Принцип неопределенности. В классической физике можно одновременно и с любой точностью измерить, например, координату и импульс частицы. В квантовой механике действует принцип неопределенности Гейзенберга ($\Delta x \cdot \Delta p_x \ge \frac{\hbar}{2}$), согласно которому невозможно одновременно с высокой точностью определить некоторые пары сопряженных величин (например, координату и импульс). Чем точнее мы измеряем одну величину, тем менее определенной становится другая.
• Роль измерения. В классической физике считается, что процесс измерения в идеале не влияет на измеряемую систему. В квантовой механике акт измерения коренным образом изменяет состояние системы. До измерения система может находиться в суперпозиции нескольких состояний, а в результате измерения происходит "коллапс волновой функции" – система мгновенно переходит в одно из возможных состояний.

Ответ: Основные отличия квантовой механики от классической заключаются в: 1) квантовании физических величин; 2) корпускулярно-волновом дуализме; 3) вероятностном, а не детерминистическом описании явлений; 4) наличии принципа неопределенности; 5) фундаментальном влиянии процесса измерения на состояние системы.