На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Уровни организации природы

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 18.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 5. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание
    Введение
    Уровни организации природы
      Уровни организация неживой природы
    Объекты микромира
    Концепции микромира и квантовая механика
    Заключение
    Список использованной литературы 

ВВЕДЕНИЕ 

Становление теории атомно-молекулярного строения мира приходится на начало 19 века, хотя еще  Демокрит предполагал, что Вселенная слагается из мельчайших неделимых частиц, однако доказать экспериментально, что каждый химический элемент состоит из одинаковых атомов, удалось лишь в 1808 году. Сделал это английский химик и физик Дж.Дальтон - создатель химического атомизма, а в 1811 году итальянский физик и химик А.Авогадро выдвинул гипотезу молекулярного строения веществ (в частности, простых газов).
В конце XIX - начале XX вв. физика вышла на новый уровень  исследований. Понятия и принципы классической физики оказались неприменимыми  не только к изучению свойств пространства и времени, но еще в большей мере к исследованию физических свойств мельчайших частиц материи или микрообъектов, таких, как электроны, протоны, нейтроны, атомы и подобные им объекты, которые часто называют атомными частицами. Они образуют невидимый нами микромир.
В первое время  физики были поражены необычными свойствами тех мельчайших частиц материи, которые  они изучали в микромире. Попытки  описать, а тем более объяснить  свойства микрочастиц с помощью  понятий и принципов классической физики потерпели явную неудачу. Поиски новых понятий и методов  объяснения, в конце концов, привели  к возникновению новой квантовой  механики, к окончательному построению и обоснованию которой значительный вклад внесли Э. Шредингер (1887 – 1961), В. Гейзенберг (1901 – 1976), М. Борн (1882 – 1970). В самом начале эта механика была названа волновой в противоположность  обычной механике, которая рассматривает  свои объекты как состоящие из корпускул, или частиц. В дальнейшем для механики микрообъектов утвердилось название квантовой механики.
Все вышесказанное  обосновывает актуальность данной темы.
Цель работы: всестороннее изучение и анализ микромира  и его объектов. 

УРОВНИ  ОРГАНИЗАЦИИ ПРИРОДЫ
Природа бывает неживой и живой. Уровни организации неживой природы: вакуум, элементарные частицы, атомы, молекулы, макротела, планеты, звезды, галактики, системы галактик, метагалактика (часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследования). Уровни организации живой природы: доклеточный уровень (нуклеиновые кислоты, белки), клетки, многоклеточные организмы, популяции (особи одного вида), биоценозы (совокупность всего живого на данном участке суши или водоема).
Уровни  организации неживой  природы.
Все виды материи  связаны между собой генетически, то есть каждый из них развивается  из другого. Строение материи можно представить как определенную иерархию этих уровней.
Согласно современным  научным взглядам, глубинные структуры  материального мира представлены объектами  элементарного уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением электрона, исследования которого начались еще в XIX веке, все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте. Все элементарные частицы обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами, а закономерности их движения, изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей движения макротел, описанных в классической физике.
До открытия элементарных частиц и их взаимодействий наука разграничивала два вида материи - вещество и поле.
Еще в конце XIX-начале XX века поле определяли как непрерывную  материальную среду, а вещество - как  прерывное, состоящее из дискретных частиц. Однако развитие квантовой  физики выявило относительность  разграничительных линий между  веществом и полем. Только на макроуровне, когда можно не принимать во внимание квантовые свойства полей, их можно  считать непрерывными средами. Но на микроуровне поля предстают как состоящие из квантов, которые можно рассматривать в качестве частиц, обладающих одновременно и корпускулярными, и волновыми характеристиками. Например, электромагнитное поле можно представить как систему фотонов, а гравитационное поле - как систему гравитонов - гипотетических частиц, которые предсказывает квантовая теория. В то же время и частицы вещества - электроны и позитроны, мезоны и другие - уже в целом ряде задач физика рассматривает как кванты соответствующих полей (электронно-позитронного, мезонного и т.п.).
Элементарные  частицы участвуют в четырех  типах взаимодействия - сильном, слабом, электромагнитном и гравитационном. Только два последних типа взаимодействий проявляют себя на любых сколь  угодно больших расстояниях, и поэтому  им подчинены процессы не только микромира, но и макротел, планет, звезд и  галактик (макро- и мегамир). Что же касается сильных и слабых взаимодействий, то они характерны только для процессов микромира. Одним из самых удивительных открытий последней трети XX века было обнаружение того, что электромагнитные и слабые взаимодействия представляют собой стороны, различные проявления единой сущности - электрослабого взаимодействия.
Элементарные  частицы можно классифицировать по типам взаимодействия. Адроны (тяжелые  частицы - протоны, нейтроны, мезоны и  др.) участвуют во всех взаимодействиях. Лептоны (от греч. leptos - легкий; например, электрон, нейтрино и др.) не участвуют в сильных взаимодействиях, а только в электрослабых и гравитационных. Гипотетические гравитоны выступают носителями только гравитационных сил. В сильных взаимодействиях многие адроны неразличимы, они как бы на одно лицо. Например, неотличимы друг от друга нуклоны - нейтроны и протоны, все П-мезоны (Пи-мезоны) выступают как одна частица. Но когда включаются электромагнитные силы, то нуклоны расщепляются на две составляющие, а П-мезоны на три (П°, П+, П-). Подобное расщепление позволяет рассматривать частицы как проявления некоторой глубинной структуры. Поиск таких структур составляет главную цель современной физики. На этом пути наука стремится обнаружить те глубинные свойства и состояния материи, которые в конечном счете определяют эволюцию Вселенной, особенности взаимодействия и развития ее объектов.
Первым большим  успехом на этом пути было открытие кварковой структуры адронов. Кварки оказались весьма экзотическими объектами не только потому, что у них дробный электрический заряд (1/3 или 2/3 от заряда электрона, принимаемого за 1). Само взаимодействие кварков, осуществляемое благодаря обмену глюонами, таково, что увеличение расстояния между кварками внутри адронов приводит к резкому возрастанию связывающих их сил. Поэтому в отличие от ранее известных элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.) кварки пока не обнаружены в свободном состоянии. Они оказываются как бы запертыми внутри адронов. Но в эксперименте их можно прозондировать: при столкновении частиц больших энергий внутри адронов обнаруживается несколько своеобразных центров, на которых происходит рассеяние частиц и которые физика отождествляет с кварками.
Кварки и лептоны  выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они  являются главным строительным материалом для вещества нашего мира, поскольку  ядра атомов существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных  оболочек вокруг ядра приводит к образованию  атомов.
Современная физика пока еще не создала единой теории элементарных частиц, на пути к ней  сделаны лишь первые, но существенные шаги. Выявление общих глубинных  структур частиц, участвующих в сильных  взаимодействиях, и установление единства слабого и электромагнитного взаимодействий стимулировали разработку идеи объединения сильных, электрослабых и гравитационных взаимодействий в рамках единой теории. Иными словами, речь уже идет об исследовании субэлементарного уровня организации материи, о выяснении единой природы всех элементарных частиц. По-видимому, именно в закономерностях этого уровня скрыты основные тайны нашей Вселенной, предопределившие особенности ее эволюции. Вообще для современной науки характерно, что чем глубже она проникает в микромир, тем больше возможностей открывается для понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Последняя не является вечной и неизменной, а представляет собой результат развития материи, своеобразную реализацию тех потенциальных возможностей, которые были заложены в глубинах микромира.
Элементарный  уровень организации материи  включает наряду с элементарными  частицами еще и такой необычный  физический объект, как вакуум. Физический вакуум - не пустота, а особое состояние  материи. В вакуум погружены все частицы и все физические тела. В нем постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых "виртуальных частиц".
Виртуальные частицы - это своеобразные потенции соответствующих  типов элементарных частиц, их "вакуумные  корни", частицы, готовые к рождению, но не рождающиеся, возникающие и  исчезающие в очень короткие промежутки времени. При определенных условиях они могут вырваться из вакуума, превращаясь в "нормальные" элементарные частицы, которые живут относительно независимо от породившей их среды  и могут взаимодействовать с  ней.
Первые шаги по пути исследования субэлементарного уровня материи привели к принципиально новым идеям о качественном многообразии вакуума. Выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру. Такие переходы из одного состояния к другому, связанные с резким изменением характеристик системы, в физике называют фазовыми (известным их примером служат переходы воды в пар и лед). Физический вакуум тоже оказался способным к фазовым скачкам.
Эти новые идеи современной физики микромира послужили  опорой необычных представлений  о развитии нашей астрономической  Вселенной, о ее возникновении путем  взрыва, связанного с массовым рождением  элементарных частиц в результате одного из фазовых переходов вакуума. Взаимодействие объектов субэлементарного уровня и возникающих на их основе элементарных частиц служит фундаментом для образования более сложных материальных систем. Из элементарных частиц строятся атомы, которые являются качественно специфическим видом материи.
Элементарные  частицы, ядра атомов, ионы (атомы, потерявшие часть электронов на электронных  оболочках) могут образовать особое состояние материи, подобие газа, которое называется плазмой. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными, гравитационными полями, образуют звезды, представляющие особый уровень организации материи. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются в другие, и за счет этого звезды постоянно излучают энергию.
Звезды выступают  как своеобразные кузницы атомов. Благодаря протекающим в них  превращениям элементарных частиц образуются ядра атомов, на периферии же и в  окрестностях звезд при понижении  температуры, а также вследствие выбросов вещества из звезд при их взрывах возникают атомы. В результате взаимодействия атомов формируется  следующий уровень организации  материи - молекулы. За молекулами следует  уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел, который можно считать специфическим  видом материи, образуют планеты - тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные  системы.
Огромные скопления  звезд, планетных систем, межзвездной  пыли и газа, взаимодействующих между  собой, образуют особые объекты, которые  называют галактиками. Земля принадлежит  к одной из таких галактик, которая  представляет собой гигантскую эллипсовидную  спиралеобразную систему. Основная масса звезд, относящихся к нашей  галактике, сосредоточена в диске  размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500 световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с). Наше Солнце находится на окраине  галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называемый галактический год).
Ядро галактики, состоящее из очень плотного скопления  звезд, разогретого межзвездного газа и пыли, а возможно, и включающее гипотетические сверхплотные тела, мы непосредственно наблюдать не можем. Солнце движется в настоящее время в той части галактического пространства, где ядро закрыто от Земли обширной пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля выйдет из-за этого "экрана", и тогда она будет подвержена излучениям, идущим от ядра. Сейчас ядро нашей галактики спокойное; оно излучает постоянный поток энергии. Но в принципе ядра галактик могут быть и активными, способными к выбросам за короткий промежуток времени (за несколько месяцев и даже недель) чрезвычайно больших количеств энергии. Не исключено, что ядро нашей галактики через определенные (хотя и весьма длительные) промежутки времени тоже может проявлять взрывную активность. Возможно, что если бы в периоды взрывных процессов Земля не была экранирована пылевыми туманностями, а была открыта, то излучения ядра влияли бы на состояние и развитие жизни на ней. Важно осознавать, что и земная жизнь, и человечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому знание принципов его организации необходимо для понимания и происхождения земной жизни и наших взаимодействий с природой.
Галактики разных типов образуют скопления - системы  галактик, которые представляют собой  особые объекты, обладающие свойствами целостности. Если, несмотря на огромные расстояния между галактиками (в  десятки, сотни миллионов и более  световых лет), провести аналогию между  молекулами макротела и галактиками  в скоплениях, то оказывается: такие  скопления можно уподобить весьма вязкой среде.
Наконец, кроме  скопления галактик есть еще более  высокий уровень организации  материи - Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих  скоплений галактик. При этом они  взаимодействуют так, что удаляются  друг от друга с очень большими скоростями. И чем дальше отстоят они друг от друга, тем больше скорость их взаимного разбегания. Этот процесс называется расширением Метагалактики и представляет ее особое системное свойство, определяющее ее бытие. Расширение Метагалактики началось с момента ее возникновения. Согласно представлениям современной космологии, Метагалактика возникла примерно 20 млрд лет назад в результате Большого Взрыва. Сам этот взрыв наука связывает с перестройками структуры физического вакуума, с его фазовыми переходами от одного состояния к другому, которые сопровождались выделением огромных энергий. Так что рождение нашей Вселенной (Метагалактики) - не акт ее творения из ничего (как это пытаются трактовать современные теологи), а результат развития, качественных преобразований одного состояния материи в другое.
Современная наука  допускает возможность возникновения  и сосуществования множества  миров, подобных нашей Метагалактике  и называемых внеметагалактаческими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную - материальный мир с бесконечным разнообразием форм и видов материи. Причем не во всех этих мирах возможно то многообразие видов материи, которое возникает в истории нашей Метагалактики. 

ОБЪЕКТЫ МИКРОМИРА 

Все многообразие известных человечеству объектов и  свойственных им явлений обычно разделяется  на три качественно различные  области — микро-, макро- и мегамиры. 
 

Уровни Условные  границы
  Размер, м Масса, кг
Микромир r<=10-8 m <= 1010
Макромир r ~ 10-8 - 107 m ~10-10 – 1020
Мегамир r >107 m > 1020
 
Понятие «Микромир» охватывает фундаментальные и элементарные частицы, ядра, атомы и молекулы.
Элементарные  частицы – это частицы, входящие в состав прежде «неделимого» атома. К ним относят также и те частицы, которые получают при помощи мощных ускорителей частиц. Есть элементарные частицы, которые возникают при прохождении через атмосферу космических лучей, они существуют миллионные доли секунды, затем распадаются, превращаются в другие элементарные частицы или испускают энергию в форме излучения. К наиболее известным элементарным частицам относятся электрон, фотон, пи-мезон, мюон, нейтрино. В строгом смысле слова элементарные частицы не должны содержать в себе какие-либо другие частицы. Однако далеко не все из наиболее известных элементарных частиц удовлетворяют этому требованию. Было обнаружено, что элементарные частицы могут взаимно превращаться, т.е. не являются «последними кирпичиками» мироздания. В настоящее время уже известны сотни элементарных частиц, хотя согласно теории их число не должно быть особенно большим. Новейшие исследования, в частности, подтверждают выдвинутую ранее гипотезу о существовании еще «более элементарных» частиц – кварков.
Первой элементарной частицей, открытой в физике, стал электрон, который в 1897 году, изучая газовые  разряды открыл английский физик Джозеф Томсон и измерил отношение его заряда к массе. Электрон — один из основных структурных элементов вещества; электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел.
В обычном употреблении физики называют элементарными такие  частицы, которые не являются атомами  и атомными ядрами, за исключением  протона и нейтрона. После установления сложной структуры многих элементарных частиц потребовалось ввести новое  понятие – фундаментальные частицы, под которыми понимаются микрочастицы, внутреннюю структуру которой нельзя представить в виде объединения других свободной частиц.
Во всех взаимодействиях  элементарные частицы ведут себя как единое целое. Характеристиками элементарных частиц являются, кроме  массы покоя, электрического заряда, спина, также такие специфические  характеристики (квантовые числа), как  барионный заряд, лептонный заряд, гиперзаряд, странность и т.п.
В настоящее  время достаточно много известно об атомарном строении вещества и  элементарных частицах. Поскольку элементарные частицы способны к взаимным превращениям, это не позволяет рассматривать  их, так же как и атом, в качестве простейших, неизменных «кирпичиков  мироздания». Число элементарных частиц очень велико. Всего открыто более 350 элементарных частиц, из которых  стабильны лишь фотон, электронное  и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы (каждая элементарная частица, за исключением абсолютно нейтральных, имеет свою античастицу). Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от 103 с (свободный нейтрон) до 10-22- 10-24 с (резонансы).
Существует несколько  групп элементарных частиц, различающихся  по своим свойствам и характеру  взаимодействия, которые принято  делить на две большие группы: фермионы и бозоны (см. рисунок).
Фермионы составляют вещество, бозоны переносят взаимодействие.
Лептоны (от греч. легкий) - частицы со спином 1/2, не участвующие в сильном взаимодействии и обладающие сохраняющейся внутренней характеристикой - лептонным зарядом, могут быть нейтральными. Заряженные лептоны могут, как и электроны (относящиеся к их числу) вращаться вокруг ядер, образуя атомы. Лептоны, не имеющие заряда могут проходить беспрепятственно через вещество (хоть через всю Землю) не взаимодействуя с ним. У каждой частицы есть античастица, отличающаяся только зарядом.
 

Адроны - элементарные частицы, участвующие во всех фундаментальных взаимодействиях, включая сильное; характерным для адронов сильным взаимодействиям свойственно максимальное число сохраняющихся величин (законов сохранения). Адроны делятся на барионы и мезоны. По современным представлениям, адроны имеют сложную внутреннюю структуру: барионы состоят из трех кварков; мезоны - из кварка и антикварка.
Отдельную «группу» составляет фотон.
При столкновениях  элементарных частиц происходят всевозможные превращения их друг в друга (включая  рождение многих дополнительных частиц), не запрещаемые законами сохранения.
Атомом (от греч. atomos - неделимый) называют часть вещества микроскопических размеров и массы, мельчайшую частицу химического элемента, сохраняющую его свойства. Атомы состоят из элементарных частиц и имеют сложную внутреннюю структуру, представляя собой целостную ядерно-электронную систему. В центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг движутся электроны, образующие электронные оболочки, размеры которых (~10-8 см) определяют размеры атома. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число электронов в атоме равно числу протонов в ядре (заряд всех электронов атома равен заряду ядра), число протонов равно порядковому номеру элемента в периодической системе. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами. Химические свойства атомов определяются в основном числом электронов во внешней оболочке; соединяясь химически, атомы образуют молекулы.
Важная характеристика атома — его внутренняя энергия, которая может принимать лишь определенные (дискретные) значения, соответствующие  устойчивым состояниям атома, и изменяется только скачкообразно путем квантового перехода. Поглощая определенную порцию энергии, атом переходит в возбужденное состояние (на более высокий уровень  энергии). Из возбужденного состояния  атом, испуская фотон, может перейти в состояние с меньшей энергией (на более низкий уровень энергии). Уровень, соответствующий минимальной энергии атома, называется основным, остальные — возбужденными. Квантовые переходы обусловливают атомные спектры поглощения и испускания, индивидуальные для атомов всех химических элементов.
Под ядром атома понимается его центральная часть, в которой сосредоточена практически вся масса атома и весь его положительный заряд. Ядро состоит из нуклонов – протонов и нейтронов (обозначение p и n). Масса протона mP = 1,673Ч10-27 =1,836me , mn = 1,675Ч10-27 = 1835,5me. Масса ядра не равна сумме масс протонов и нейтронов, входящих в него (т.н. «дефект масс»). Протон несет элементарный положительный заряд, нейтрон – частица незаряженная. Число электронов в атоме равно порядковому номеру Z элемента в таблице Менделеева, а число протонов, поскольку в целом атом нейтрален, равно числу электронов. Тогда число нейтронов в ядре определяется следующим образом: NP = A – Z, где А – массовое число, т.е. целое число, ближайшее к атомной массе элемента в таблице Менделеева, Z – зарядовое число (число протонов). Для обозначения ядер применяется запись ZXA, где Х – символ химического элемента в таблице Менделеева. Ядра с одинаковыми Z, но разными А называются изотопами. Сейчас известно более 300 устойчивых и более 1000 неустойчивых изотопов. С неустойчивыми изотопами связано явление радиоактивности – ядерного распада.
Ядро в целом  – устойчивая система, для его  разрушения необходимо затратить энергию. Эта энергия называется энергией связи ядра. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, называется удельной энергией связи. Нуклоны в ядре удерживаются ядерными силами, представляющими сильное взаимодействие и имеют обменный характер. Ядерные силы обладают рядом свойств:
1. Ядерные силы  являются короткодействующими (радиус  действия порядка 10-15 м) На этих  расстояниях они значительно  превышают кулоновские силы отталкивания  протонов. При значительном уменьшении  расстояния притяжение нуклонов  сменяется отталкиванием.
2. Ядерные силы  обладают зарядовой независимостью, т.е. действуют как между заряженными,  так и между нейтральными частицами.
3. Ядерные силы  обладают свойствами насыщения.  Это означает, что каждый нуклон  в ядре взаимодействует лишь  с ограниченным числом ближайших  к нему нуклонов.
4. Ядерные силы  не являются центральными. Их  величина зависит от ориентации  спинов частиц.
Молекулы — это очередной после атомов качественный уровень строения и эволюции вещества. Молекула – микрочастица, образованная из атомов и способная к самостоятельному существованию, обладающая его главными химическими свойствами. Имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч.
Молекулы простых  веществ состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Существует большое количество соединений, молекулы которых состоят из многих тысяч  атомов - макромолекулы.
Подчеркивая целостность  молекул, органическое единство их составных  частей, современное естествознание характеризует движение молекул  как движение самостоятельных и  целостных систем, а не как простую  сумму разрозненных движений отдельных  образующих их частиц (атомов, ядер и  электронов). Те взаимодействия молекул, которые не сопровождаются изменением их структуры, изучаются физикой  и называются физическими. Взаимодействия же молекул, приводящие к их качественным взаимопревращениям, перестройке их внутренних связей, называются химическими и изучаются химией. 
 

КОНЦЕПЦИИ МИКРОМИРА И КВАНТОВОЙ  МЕХАНИКИ 

Для описания явлений  микромира обычно привлекают квантовую  механику (иногда ее еще называют волновой механикой). Квантовой механикой  называют теорию, устанавливающую способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например, кристаллов), а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с физическими величинами, непосредственно  измеряемыми на опыте. Законы квантовой  механики составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили  выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить  периодическую систему элементов, понять строение атомных ядер, изучать  свойства элементарных частиц.
Разработка квантовой  механики относится к началу XX века, когда были обнаружены две, казалось бы, не связанные между собой группы явлений (установление на опыте двойственной природы света - дуализма света и  невозможность объяснить на основе имевшихся представлений существование  устойчивых атомов и их оптические спектры), свидетельствующих о неприменимости механики Ньютона и классической электродинамики к процессам  взаимодействия света с веществом  и к процессам, происходящим в атоме. Установление связи между этими группами явлений и попытки объяснить их на основе новой теории и привели к открытию законов квантовой механики.
Впервые представления  о кванте ввел в 1900 году М.Планк в  работе, посвященной теории теплового  излучения тел. Существовавшая в  то время теория теплового излучения, построенная на основе классической электродинамики и статистической физики, приводила к бессмысленному результату,. Планк разрешил противоречие о том, что тепловое равновесие между  излучением и веществом не может  быть достигнуто, так как вся энергия  должна перейти в излучение, предположив, что свет испускается не непрерывно, как следует из классической теории излучения, а дискретными порциями энергии - квантами, причем величина кванта энергии зависит от частоты света.
Эта работа Планка стимулировала развитие квантовой  механики в двух взаимосвязанных  направлениях: первое направление - теория фотоэффекта Эйнштейна, который  предположил, что свет квантами не только испускается и поглощается, но и  распространяется, т.е. дискретность присуща  самому свету: свет состоит из отдельных  порций — световых квантов (фотонов).
В 1922 году А.Комптон  экспериментально показал, что рассеяние  света свободными электронами происходит по законам упругого столкновения двух частиц - фотона и электрона. Таким  образом, было доказано, что наряду с известными волновыми свойствами (проявляющимися, например, в дифракции  света — огибании светом различных препятствий) свет обладает и корпускулярными свойствами: он состоит как бы из частиц — фотонов. Возникло формальное логическое противоречие: для объяснения одних явлений необходимо считать, что свет имеет волновую природу, а объяснение других предполагало его корпускулярную природу.
В 1924 году Л. де Бройль выдвинул гипотезу о всеобщности  корпускулярно-волнового дуализма, согласно которой каждой частице  независимо от ее природы следует  поставить в соответствие волну, длина которой связана с импульсом частицы, при этом не только фотоны, но и все «обыкновенные частицы» (электроны, протоны и др.) обладают волновыми свойствами, которые, в частности, должны проявляться в дифракции частиц.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.