ทฤษฎีควอนตัมและความสองด้านของคลื่น-อนุภาค
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| wave–particle duality/weɪv ˈpɑːtɪkl djuːˈælɪti/ | ทวิภาคيةคลื่น-อนุภาค |
| photon/ˈfəʊtɒn/ | โฟตอน |
แสงเป็นคลื่นหรืออนุภาค? ใช่ครับ
- การเลี้ยวเบนและการแทรกสอดพิสูจน์ว่าแสงเป็น คลื่น ส่วนปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกพิสูจน์ว่ามันเป็น อนุภาค
- ทั้งสองสิ่งนี้เป็นจริงพร้อมกัน — แสงเป็นอะไรสักอย่างที่ ทั้งเป็นคลื่นและเป็นอนุภาค ขึ้นอยู่กับวิธีการทดสอบของคุณ
- นี่คือ ความเป็นคู่คลื่น-อนุภาค (Wave–particle duality) ซึ่งเป็นหัวใจอันประหลาดใจของฟิสิกส์ควอนตัม
- แม้แต่อิเล็กตรอนซึ่งโดยปกติคือ "อนุภาค" ก็แสดงพฤติกรรมแบบคลื่นได้ด้วย
光以包形式出现
- พลังงานของแสงมาในรูปแบบแพ็กเกจเล็กๆ ที่เรียกว่า โฟตอน
- โฟตอนแต่ละตัวพกพาพลังงาน $E = hf$ — ค่าคงที่ของเพลงก์ $h$ คูณด้วยความถี่
- ลำแสงที่สว่างกว่ามี โฟตอนมากกว่า ไม่ใช่โฟตอนที่ใหญ่ขึ้น
- แสงที่มีความถี่สูงหมายถึงโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า (สีฟ้า > สีแดง; รังสีเอ็กซ์ > แสงที่ตามเห็น)
พลังงานของโฟตอนเดียวให้โดย:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$E = hf$ — ค่าคงที่ของ Planck คูณด้วยความถี่
ลำแสงที่สว่างขึ้นของสีเดียวกันจะมี:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
สว่างขึ้น = โฟตอนมากขึ้น; พลังงานของแต่ละโฟตอนขึ้นอยู่กับความถี่เท่านั้น
เมื่อแต่ละด้านปรากฏ
- แสงแสดงด้าน คลื่น ของตัวเองในการแทรกสอด การเลี้ยวเบน และการหักเห
- มันแสดงด้าน อนุภาค ของตัวเองเมื่อชนกับสสาร — การปล่อยอิเล็กตรอนออก, หรือในฐานะโฟตอนในเครื่องตรวจจับ
- พฤติกรรมที่คุณเห็นขึ้นอยู่กับ การทดลอง ไม่ใช่การที่แสงเปลี่ยนแปลงเอง
- ภาพใดภาพหนึ่งเพียงอย่างเดียวไม่สมบูรณ์ คุณต้อง BOTH两者 together
แสงแสดงnature ____ ของ它在การแทรกสอดและการแทรกสอดเชิงdiffract
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
การแทรกสอดและการแทรกสอดเชิงdiffract เป็นพฤติกรรมของคลื่น
เลือก ทุก ข้อที่ถูกต้องเกี่ยวกับ wave-particle duality
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
แสงและสสารเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค; โฟตอนมี $E = hf$. สว่างขึ้นหมายถึงมีโฟตอนมากขึ้น ไม่ใช่โฟตอนที่มีพลังงานมากกว่า
คลื่นของสสารด้วย
- ลูอิส เดอบรอยล์ เสนอว่าอนุภาคก็มีคลื่นความยาวเช่นกัน: $\lambda = \dfrac{h}{p}$
- อิเล็กตรอนที่ถูกยิงเข้าหาผลึกจะ เลี้ยวเบน เหมือนคลื่น — ยืนยันทฤษฎีนี้
- วัตถุขนาดใหญ่มีความยาวคลื่นที่เล็กจนน่าตกใจ เราจึงไม่เคยสังเกตเห็นธรรมชาติแบบคลื่นของมัน
- ความเป็นคู่เป็นเรื่องสากล; มันแค่ซ่อนอยู่สำหรับสิ่งที่มีขนาดในชีวิตประจำวัน
หลักฐานของคลื่นหรืออนุภาค?
แสงแสดงทั้งธรรมชาติ这两者 จัดกลุ่มแต่ละการทดลองโดยสิ่งที่มันแสดง
อนุภาคเช่นอิเล็กตรอนยังมี波长และสามารถ diffract ได้
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
De Broglie's $\lambda = h/p$ ถูกยืนยันโดยการ diffract ของอิเล็กตรอน
แสงที่สว่างกว่าหมายถึงมี โฟตอนมากขึ้น ไม่ใช่โฟตอนที่มีพลังงานสูงขึ้น พลังงานของโฟตอนเดียวถูกกำหนดโดย ความถี่ ($E = hf$) ไม่ใช่ความสว่าง ดังนั้นแสงสีฟ้าที่จางก็ยังมีโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่าแสงสีแดงที่สว่าง
อันไหนมีโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แสงสีน้ำ蓝มีความถี่สูงกว่า ดังนั้น $E = hf$ ให้โฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า
อันไหนมีโฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า: แสงสีแดงหรือแสงสีฟ้า?
- แสงสีฟ้ามีความ ความถี่สูงกว่า, ดังนั้นตาม $E = hf$ โฟตอนของมันจึงพกพา พลังงานมากกว่า
- การทำให้แสงสีแดงสว่างขึ้นเพิ่มจำนวนโฟตอนแต่ไม่เพิ่มพลังงานของแต่ละโฟตอน
ความเป็นคู่คลื่น-อนุภาค: แสง (และสสาร) behaved เป็นทั้ง คลื่น และลำ อนุภาค แสงมาในรูปแบบ โฟตอน ที่มีพลังงาน $E = hf$ — ลำแสงที่สว่างกว่ามี โฟตอนมากขึ้น ไม่ใช่โฟตอนที่ใหญ่ขึ้น แม้แต่อนุภาคก็มีความยาวคลื่น ($\lambda = h/p$) ซึ่งมักเล็กเกินกว่าจะสังเกตได้