תיאוריית הקוונטים ודואליות גל-חלקיק
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| wave–particle duality/weɪv ˈpɑːtɪkl djuːˈælɪti/ | דואליות גל-חלקיק |
| photon/ˈfəʊtɒn/ | פוטון |
האם אור הוא גל או חלקיק? כן.
- דיפרקציה והתערבות מוכיחים שאור הוא גל. האפקט הפוטואלקטרי מוכיח שהוא חלקיק.
- שתיהן נכונות בו-זמנית — אור הוא somehow שניהם, תלוי באופן שבו בודקים אותו.
- זהו דואליזם גל-חלקיק, הלב המוזר של פיזיקת הקוונטים.
- גם אלקטרונים, שבהם לרוב "חלקיקים", מראים גם הם התנהגות גלית.
אור מגיע בחבילות
- אנרגיית האור מגיעה בחבילות זעירות הנקראות פוטונים.
- לכל פוטון יש אנרגיה $E = hf$ — קבוע פלאנק $h$ כפול התדר.
- קרן בהירה יותר מכילה יותר פוטונים, לא גדולים יותר.
- אור בתדר גבוה יותר פירושו פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר (כחול > אדום; רנטגן > נראה).
אנרגיה של פוטון יחיד נתונה על ידי:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$E = hf$ — קבוע פלאנק כפול התדר.
עוצמת אור בהירה יותר באותו צבע מכילה:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
בהירות = יותר פוטונים; אנרגיה של כל פוטון תלויה רק בתדר.
מתי כל צד מופיע
- אור מראה את צד ה-גל שלו בהתערבות, דיפרקציה ושבירה.
- הוא מראה את צד ה-חלקיק שלו כאשר הוא פוגע בחומר — משחרר אלקטרונים, או כפוטונים בגלאי.
- ההתנהגות שאתה רואה תלויה ב-ניסוי, ולא בשינוי באור עצמו.
- אף אחת מהתמונות לבדה אינה שלמה; אתה זקוק לשתינה.
האור מראה את טבעו ה____ בהתאבכות ובפיזור.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
התערבות ופיזור הם התנהגויות גליות.
בחר את כל האמיתות הנכונות לגבי הדואליות גל-חלקיק.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
לשני אור וחומר ישnature גל-חלקיק; לפוטונים יש $E = hf$. בהירות מרומזת יותר פוטונים, לא פוטונים בעלי אנרגיה רבה יותר.
גלי חומר גם כן
- לואי דה ברולי הציע שגם לחלקיקים יש אורך גל: $\lambda = \dfrac{h}{p}$.
- אלקטרונים המופעלים לעבר גביש מתפרקים, בדיוק כמו גלים — מה שמאשר זאת.
- לחפצים גדולים יש אורכי גל זעירים באופן אבסורדי, ולכן לעולם איננו מבחינים בטבע הגלי שלהם.
- הדו-טבעיות היא אוניברסלית; היא פשוט מוסתרת לגבי חפצים בגודל יומיומי.
הוכחה לגל או לחלקיק?
האור מראה שתי התנהגויות אלו. סדרו כל ניסוי לפי מה שהוא מדגים.
חלקיקים כמו אלקטרונים בעלי גם כן אורך גל ויכולים לפנות פיזור.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ה$\lambda = h/p$ של דה ברויז אושר על ידי פיזור אלקטרונים.
אור בהיר יותר פירושו פוטונים רבים יותר, ולא פוטונים אנרגטיים יותר. האנרגיה של פוטון בודד קבועה על ידי ה-תדר ($E = hf$), ולא על ידי הבהירות. לכן אור כחול עמום עדיין מכיל פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מאשר אור אדום בהיר.
איזה מהבאים מכיל פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לאור כחול יש תדר גבוה יותר, ולכן $E = hf$ מעניק פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר.
לאילו אור יש פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה יותר: אור אדום או אור כחול?
- לאור כחול יש תדר גבוה יותר, ולכן לפי $E = hf$ הפוטונים שלו נושאים יותר אנרגיה.
- ההגברת בהירות האור האדום מוסיפה פוטונים נוספים אך אינה מעלה את האנרגיה של כל פוטון בודד.
דו-טבעיות גל-חלקיק: אור (וחומר) מתנהג גם כ-גל וגם כזרם של חלקיקים. האור מגיע בפוטונים בעלי אנרגיה $E = hf$ — קרן בהירה יותר מכילה פוטונים רבים יותר, לא גדולים יותר. גם לחלקיקים יש אורך גל ($\lambda = h/p$), שזהו בדרך כלל קטן מדי כדי להבחין בו.