МОЛОДОЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
(Эксперимент с двойной трещиной)
В течение долгого времени ученые задавались вопросом о реальной природе света, в течение долгого времени свет имел несколько различных интерпретаций на протяжении всей истории, но никто так и не смог прийти к единому мнению. Некоторые ученые считали, что свет состоит из мелких частиц, другие считали, что свет представляет собой волну, и фактически для некоторых многих оптических явлений рассмотрение света либо как частицы, либо как волны помогло объяснить некоторые явления. Видео ниже объяснит некоторые из интерпретаций природы света на протяжении многих лет.
Как мы видели на видео, свет ведет себя не только одним образом, но и в обеих формах, частицах или волнах. Но как одно и то же физическое явление может представлять две такие разные природы? Примерно в 1801 г. прекрасный эксперимент, проведенный Томасом Юнгом (1773–1829), решил вопрос в пользу Гюйгенса.
Эксперимент состоял в том, что луч света сначала пропустили через пластину, у которой была только одна щель, и то, что будет наблюдаться на экране после этой щели, было уже предсказуемо, результат, поскольку большинство физиков в то время все еще считали свет пучком частиц, так что луч просто формируется. Но когда к этому эксперименту добавили еще одну щель, результат был пугающим! Чтобы лучше понять, посмотрите следующие 3 видео ниже.
Короче... Много лет назад считалось, что свет и субатомные частицы, такие как электрон, являются корпускулами! Как частицы могут вести себя как волны? Смотрите даже по определению обоих, что такое частица? В области физики термин частица используется для обозначения очень маленьких элементов (само слово происходит от латинского particula, что означает очень маленькая часть, очень крошечное тело или корпускула).
Обычно, когда мы говорим о частицах, мы имеем в виду субатомные частицы, то есть частицы меньше атома. Можно различать частицы материи и частицы излучения. Изучение частиц (а именно элементарных частиц вещества и излучения, а также их взаимодействий) называется физикой элементарных частиц.[*] Для физики волна — это возмущение, распространяющееся в пространстве или в каком-либо другом совершенно. Они классифицируются по характеру, направлению и энергии распространения. Они переносят энергию, а не материю.[**]
Другими словами, Частица и Волна — совершенно разные вещи, как одно может получить свойства от другого? Чтобы физики поняли эти явления, они должны были переформулировать всю классическую механику в новую механику, которая могла бы описать эти странные явления мельчайших масштабов, которая затем была создана волновой механикой или квантовой механикой.
Чтобы вы лучше поняли концепцию, как обычно, ниже приведены две симуляции, связанные с эксперимент Томас Янг (Double Slit). В них попытайтесь исследовать явления для себя и сравнить с теория которые мы представляем вам. Первый симулятор связан с интерференцией волн, если вы не понимаете, что это такое на самом деле, изучите этот симулятор. Теперь второй симулятор относящийся к квантовым явлениям, полностью взаимосвязанным с первым симулятором. Изучите инструменты, двойные щели, индивидуальный запуск субатомных частиц, увеличьте или уменьшите расстояние между щелями и лучше поймите описанные здесь явления.
Симулятор 1: Волны и интерференция волн
Симулятор 2: Квантовые волны
Важно помнить, что одним из Объяснения, которые приходится объяснять этому явлению интерференции, связаны с размерами объектов, с которыми мы имеем дело! Так!? Смотреть! Электрон такой маленький элемент материи, но такой маленький, что любое внешнее вмешательство меняет его свойства (ведут себя как корпускула или как волна), в вопросе наблюдателя прививается много "мистики", но суть в том, что наука оперирует на основе наблюдения, а чтобы иметь возможность что-то наблюдать, нам обязательно нужен Свет!
Например, если вы видите перед собой свой компьютер или мобильный телефон, это происходит потому, что свет, исходящий от лампы, прошел через все то место, где вы находитесь, попал на ваш мобильный телефон, а затем отразился в ваших глазах (особенно на ваша сетчатка, которая чувствительна к свету). Только тогда вы знали, как определить, где будет ваш мобильный телефон. То же самое относится к любому обычному эксперименту.
Чтобы ученый знал, что происходит в эксперименте, ему нужно видеть, и, следовательно, ему нужен какой-то источник света, чтобы знать, находится ли что-то здесь или там. но теперь объект, с которым мы имеем дело, является квантовым, то есть меньшим или равным размеру самого атома.
Как мы видели в предыдущих главах о фотоэлектрическом эффекте, Альберт Эйнштейн спас характеристику корпускулы для света, потому что он сам имеет энергию, связанную с его проявлением (смещением/распространением более конкретно линейный импульс ).
Другими словами, свет также является объектом, в котором его размерность, если говорить о его корпускулярном поведении, имеет атомарные размеры, квантовые характеристики, всем известный Фотон! Если мы сфокусируем свет на электроне, его свойства изменятся из-за этого взаимодействия света и электрона.
Другой способ понять это, например, бросить баскетбольный мяч в основание высокого и большого здания. Какой баскетбольный мяч будет мешать зданию? ЧТО-НИБУДЬ! Точно так же, как свет в сторону сотового телефона или компьютера перед вами, он падает на них, но не мешает им, потому что относительные размеры «Фотона» с общим размером вашего сотового телефона/компьютера ничтожны!
Но вот если мы будем бросать баскетбольный мяч друг в друга, то да, у нас будет изменение в другом баскетбольном мяче, он начнет двигаться... он приобретет кинетическую энергию и т. д. Ибо масштабы проблемы, с которой мы сейчас имеем дело, относительно те же самые. То же самое относится и к этой проблеме Фотона (света) и электрона.