'

Поле и вещество. Фундаментальные взаимодействия

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Поле и вещество. Фундаментальные взаимодействия Вопросы Из чего «сделана» Вселенная? Какие силы движут миром? Фундаментальные законы и принципы физики (семинар) Связь симметрии и законов сохранения (семинар)


Слайд 1

Поле и вещество (виды материи) Примеры полей? Веществ? Чем отличается поле от вещества? Можно ли сказать, что вещество состоит из частиц, а поле - нет? Поле – «безмассово». Вещество - состоит из частиц, имеющих массу (массу покоя!)


Слайд 2

Понятие поля Поле – это некая материальная субстанция, являющаяся переносчиком физических взаимодействий дальнодействие – взаимодействие мгновенно, через пустоту близкодействие – взаимодействие переносит поле, с конечной скоростью


Слайд 3

Фундаментальные взаимодействия


Слайд 4

О классификации законов эмпирические и фундаментальные законы относятся к своей предметной области принципы относятся ко всем формам движения материи законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, заряда …


Слайд 5

Эмпирические и фундаментальные законы Эмпирические законы — обобщение опытных фактов Закон Ома, закон Кулона, закон Гука … Фундаментальный закон — требуют выхода за рамки наблюдаемого Примеры: Законы Ньютона в механике Начала термодинамики Периодическая таблица Д.И. Менделеева


Слайд 6

Фундаментальные принципы принцип относительности (А. Эйнштейн) принцип суперпозиции поля, создаваемые разными источниками, складываются принцип наименьшего действия (Гамильтон) действие минимально на истинных траекториях системы принцип дополнительности (Н. Бор) и принцип неопределенности (В. Гейзенберг) принцип соответствия


Слайд 7

Законы сохранения Электрический заряд – два знака, изменяется дискретно Есть общий заряд мира, который остается неизменным Другие заряды – лептонный, барионный … Энергия – множество видов энергии, изменяется непрерывно Импульс, момент импульса … Законы сохранения выполняются во всех процессах, на всех уровнях описания – существует величина, которая остается неизменной во времени и при различных процессах


Слайд 8

Симметрия неизменность объекта (процесса) при каком-либо преобразовании Типы: Геометрические (поворот, зеркальное отражение) и негеометрические (однородность пространства и времени)


Слайд 9

Микромир Вопросы Развитие представлений о строении вещества (семинар) Кризис классической физики в конце XX века Фундаментальные идеи квантовой физики Открытия и технологии квантовой эры Элементарные частицы: история открытий и современная классификация (самостоятельно)


Слайд 10

Развитие представлений о веществе Две основные концепции о строении материи атомизм: существование мельчайших неделимых частиц античный атомизм – химические атомы – молекулярно-кинетическая теория учение о стихиях: вещество распределено равномерно, мельчайшей единицы нет аристотелевская физика – теория близкодействия – теория электромагнетизма


Слайд 11

Проблемы в классической физике конца XIX века Середина 19 века - общеприняты идея атомов и молекулярно-кинетическая теория Периодический закон Менделеева (1869) Дискретные спектры излучения и поглощения и Фотоэффект Открытие радиоактивности (1896) и электрона 1897 Невозможность объяснения теплового излучения тел (ультрафиолетовая катастрофа!)


Слайд 12

Развитие квантовой физики 1900 – гипотеза о квантах излучения (М. Планк) 1905 – объяснение фотоэффекта (А. Эйнштейн) 1911 – планетарная модель атома Резерфорда 1913 – квантовая модель атома (Н. Бор) 1924,1926 – представление о волнах материи (Луи де Бройль) и уравнение для них (Э. Шредингер) 1925 – матричная механика (В. Гейзенберг, М. Борн) 1926 – принцип запрета (В. Паули) 1927 – «соотношение неопределенностей» (В. Гейзенберг)


Слайд 13

Корпускулярно-волновой дуализм микрочастицы проявляют свойства частиц фотоэффект – испускание электронов веществом под воздействием света эффект Комптона – рассеяние фотонов на электронах и волн дифракция и интерференция


Слайд 14

Принцип неопределенности Импульс в точке B не определен, координаты частицы с данным импульсом не определены. (неопр. координаты) x (неопр. импульса) = константа Движение квантовой частицы из A в B описывается как движение по всем возможным траекториям с разной вероятностью.


Слайд 15

Принцип дополнительности Все опытные данные описываются на языке классической физики Поведение квантовых объектов невозможно резко отграничить от их взаимодействия с измерительными приборами В силу этого опытные данные должны рассматриваться как дополнительные – только совокупность разных явлений может дать более полное представление о свойствах объекта Нильс Бор


Слайд 16

Фундаментальные идеи квантовой физики дискретность (квантовость) - микрообъекты не могут менять свое состояние непрерывно, только скачком (объяснение орбит электрона в атоме, решение ультрафиолетовой катастрофы) - М.Планк вероятностный характер эволюции (движения) микрообъектов - отказ от классического детерминизма - Э.Шредингер корпускулярно-волновой дуализм - частицам присущи волновые черты, волнам - корпускулярные (отказ от подхода частица или волна - дуализм) - Л.де Бройль, Н.Бор, М.Борн. принцип неопределенности Гейзенберга - невозможность получения полной и одновременно точной информации о микробъектах, изменение представлений о самой процедуре измерения, о взаимодействии объект-субъект. принцип запрета Паули – невозможность для электронов и некоторых других частиц такого же типа занимать одно состояние (этот принцип лежит в основе объяснения периодического закона Менделеева).


Слайд 17

Что объяснила квантовая физика "Самая подтвержденная теория" (Р. Фейнман) Получили объяснение строение атома, спектры, периодическая таблица, природа химической связи, строение твердых тел, магнетизм … Новые явления сверхпроводимость и сверхтекучесть, туннельный эффект, античастицы …


Слайд 18

Строение атома и спектры Распределение электронной плотности в атоме водорода Квант света рождается при переходе электрона из состояния с большей энергии в состояние с меньшей энергией.


Слайд 19

современная электроника спектроскопия атомная энергетика лазеры голография ... нанотехнологии квантовые компьютеры … Применение в технологиях


Слайд 20

Элементарные частицы До начала 20 века атом считался неделимым Открытие первых элементарных частиц Радиоактивность – 1896 год, Беккерель (способность некоторых атомных ядер самопроизвольно распадаться с испусканием других частиц – альфа, бета, гамма излучения) Электрон – 1897 год, Томсон Атомное ядро – 1911 год, Резерфорд Нейтрон – 1932 год, Чедвик Нейтрино – 1930 год, Паули Позитрон – 1928 год, Дирак На сегодняшний день – более 350 элементарных частиц


Слайд 21

Классификация элементарных частиц Различаются характеристиками: спин, заряды, тип, время жизни … Спин – бозоны и фермионы Бозоны – спин 0, 1, 2 … соответствуют классическим полям, создают силы, действующие между частицами вещества Фермионы – спин 1/2, 3/2 … соответствуют частицам вещества, подчиняются принципу Паули


Слайд 22

Типы элементарных частиц Лептоны – электрон (e), нейтрино (n), мюон (m)… не участвуют в сильном взаимодействии Адроны – протон, нейтрон, кварки, гипероны … участвуют в сильном взаимодействии Переносчики взаимодействий – фотоны — электро-магнитное взаимодействие векторные бозоны — слабое взаимодействие глюоны — сильное взаимодействие гипероны — гравитационное взаимодействие (не обнаружены)


Слайд 23

Античастицы Пример: электрон – позитрон Одинаковые массы, время жизни, спин; противоположные значения электрического, барионного и других зарядов При столкновение с частицами – аннигиляция, т.е. взаимоуничтожение с появлением квантов света Есть истинно нейтральные частицы (фотон, некоторые мезоны) они тождественны своим античастицам


Слайд 24

Истинно элементарные частицы + их античастицы


Слайд 25

Вопросы по теме Элементарные частицы Почему прогресс в физике элементарных частиц и в космологии связан с созданием гигантских ускорителей? Почему к элементарным частицам неприменимы обычные представления о части и целом, о простом и сложном? Какие фундаментальные взаимодействия объясняют поведение элементарных частиц? Что такое кварки и почему их невозможно экспериментально обнаружить? Что такое теория Великого объединения? и какие основные проблемы связаны с ее экспериментальным обоснованием?


×

HTML:





Ссылка: