МОЛОДИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ
(ПОДВІЙНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ)
Довгий час вчені задавалися питанням про справжню природу світла, протягом тривалого часу світло мало різні інтерпретації протягом історії, але нікому так і не вдалося досягти консенсусу. Деякі вчені вважали, що світло складається з дрібних частинок, інші вважали, що світло є хвилею, і насправді для деяких багато оптичних явищ, які розглядають світло як частинку або як хвилі, допомагали пояснити деякі явища. Відео нижче пояснює деякі інтерпретації природи світла протягом багатьох років.
Як ми бачили на відео, світло поводиться не тільки в один спосіб, а в обох формах, частинках або хвилях. Але як одне й те саме фізичне явище може представляти дві такі різні природи? Приблизно в 1801 році чудовий експеримент, проведений Томасом Янгом (1773-1829), вирішив справу на користь Гюйгенса.
Експеримент полягав у тому, що промінь світла спочатку проходив через пластину, яка мала лише одну щілину, і те, що буде спостерігатися на екрані після цієї щілини, було вже передбачуваним, результат, оскільки більшість фізиків того часу все ще вважали, що світло є пучком частинок, так просто утвориться промінь. Але коли до цього експерименту додали ще одну щілину, результат був жахливий! Щоб краще зрозуміти, перегляньте наступні 3 відео нижче.
Коротше кажучи... Багато років тому вважалося, що світло та субатомні частинки, такі як електрон, є корпускулами! Як частинки можуть вести себе як хвилі? Зрозумійте навіть за визначенням обох, що таке частинка? У галузі фізики термін частинка використовується для позначення дуже малих елементів (саме слово походить від латинського particula, що означає дуже мала частина, дуже крихітне тіло або корпускула).
Зазвичай, коли ми говоримо про частинки, ми говоримо про субатомні частинки, тобто частинки, менші за атом. Можна розрізнити частинки речовини та частинки випромінювання. Вивчення частинок (а саме елементарних частинок матерії та випромінювання, а також їх взаємодій) називається фізикою елементарних частинок.[*] Для фізики хвиля — це збурення, яке поширюється в просторі або в будь-якому іншому місці. Вони класифікуються за характером, напрямком та енергією поширення. Вони переносять енергію, а не матерію.[**]
Іншими словами, частинки та хвилі – це абсолютно різні речі, як одна може набувати властивостей від іншої? Щоб фізики зрозуміли ці явища, їм довелося переформулювати всю класичну механіку в нову механіку, яка могла б описати ці дивні явища найменших масштабів, яка потім була створена хвильовою механікою або квантовою механікою.
Щоб ви краще зрозуміли концепцію, як зазвичай, нижче наведено два моделювання, пов’язані з експеримент Томас Янг (Подвійна щілина). У них спробуйте самостійно дослідити явища і порівняти зі своїми теорія що ми представляємо вам. Перший симулятор пов'язаний з хвильовими перешкодами, якщо ви не розумієте, що вони собою представляють, дослідіть цей симулятор. Тепер другий симулятор відноситься до квантових явищ, повністю взаємопов'язаних з першим симулятором. Досліджуйте інструменти, подвійні щілини, індивідуальний запуск субатомних частинок, збільшуйте або зменшуйте відстань між щілинами та краще зрозумійте явища, описані тут.
Симулятор 1: Хвилі та хвильові інтерференції
Симулятор 2: квантові хвилі
Важливо пам’ятати, що один з поясненнями, які потрібно пояснити це явище інтерференції, є зв’язок із розмірами об’єктів, з якими ми маємо справу! Подобається це!? Дивись! Електрони — це такий маленький елемент матерії, але такий малий, що будь-яке зовнішнє втручання змінює його властивості (веде себе як корпускула або як хвиля), у питанні спостерігача закладено багато «містики», але справа в тому, що наука оперує. на основі спостережень, а щоб мати можливість щось спостерігати, нам обов'язково потрібне Світло!
Наприклад, якщо ви бачите перед собою свій комп’ютер або мобільний телефон, це відбувається тому, що світло, яке виходило з лампи, поширилося по всьому місці, де ви перебуваєте, вдарило ваш мобільний телефон, а потім відбилося у ваших очах (особливо на ваша сітківка, яка чутлива до світла). Тільки тоді ви дізналися, як визначити, де буде ваш мобільний телефон. Те ж саме стосується будь-якого традиційного експерименту.
Для того, щоб вчений знав, що відбувається в експерименті, він повинен бачити, а отже, йому потрібно якесь джерело світла, щоб знати, чи є щось тут чи там, але тепер об’єкт, з яким ми маємо справу, є квантовим, тобто меншим або рівним розміру самого атома.
Як ми бачили в попередніх розділах про фотоефект, Альберт Ейнштейн врятував характеристику корпускули для світла, оскільки вона сама має енергію, пов’язану з її проявом (зміщення/поширення більше конкретно лінійний імпульс ).
Іншими словами, світло – це також об’єкт, в якому його вимір, коли мова йде про його корпускулярну поведінку, має атомні розміри, квантові характеристики, добре відомий Фотон! Якщо ми сфокусуємо світло на електроні, його властивості зміняться внаслідок взаємодії світла та електрона.
Іншим способом зрозуміти це було б, наприклад, кинути баскетбольний м’яч об основу високої та великої будівлі. Що баскетбольний м'яч завадить будівництві? ЩОДО! Точно так само, як світло на мобільний телефон або комп’ютер перед вами, він падає на них, але не заважає їм, тому що відносні розміри «Фотона» із загальними розмірами вашого мобільного телефону/комп’ютера є незначними!
Але тепер, якщо ми кинемо один проти одного баскетбольний м’яч, то так, у нас буде зміна в іншому баскетбольному м’ячі, він почне рухатися... він набуде кінетичної енергії і т.д. Оскільки розміри проблеми, з якою ми зараз маємо справу, відносно однакові. Те ж саме стосується цієї проблеми фотон (світло) і електрон.