Фундаментальные взаимодействия. Радиус действия. Формы движения и взаимодействия.

. В современной физике известны четыре фундаментальных взаимодействия – сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Наиболее интенсивное сильное взаимодействие существует между кварками. Его дальнодействующая составляющая порождает ядерную силу, удерживающую протоны и нейтроны внутри ядра. Сильное взаимодействие – короткодействующее, радиус действия около 10-13 см (1 ферми). Переносчиком сильного взаимодействия между кварками являются безмассовые бозоны, несущие цветной заряд – глюоны1. Далее по интенсивности следует электромагнитное взаимодействие, действующее между всеми заряженными частицами и телами. Переносчиком взаимодействия является обычный фотон.
Далее следует слабое взаимодействие, действующее между кварками и лептонами. Переносчиками взаимодействия являются массивные заряженные (W±) и нейтральные (Z0) массивные бозоны. Массы этих бозонов примерно в 100 раз больше массы протона (mW = 80 ГэВ , mZ = 91 ГэВ, напомню, что масса протона около 1 ГэВ)
Самое слабое в мире элементарных частиц – гравитационное взаимодействие.

54.Проблема создания единой теории взаимодействия.Крупным шагом в познании микропроцессов явилось создание единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий. Перед физикой стоит важнейшая задача создания единой теории взаимодействий, включающих в себя также сильные и гравитационные взаимодействия. Разработка единой теории всех известных фундаментальных взаимодействий позволит обеспечить объединение в единое целое, основанное на концепциях современных данных о природе, хотя на этом физическая наука на закончится, т.к. материя неисчерпаема и бесконечна в своей структуре.

Охарактеризуйте кратко историю представлений о свете.

Развитие представлений о светеТеория Максвелла, являясь обобщением основных законов электрических и магнитных явлений, не только смогла объяснить уже известные к тому времени экспериментальные факты, что также является важным ее следствием, но и предсказала новые явления. Так было предсказано существование электромагнитных волн - переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью. В дальнейшем было доказано, что скорость распространения свободного электромагнитного поля (не связанного с зарядами и токами) в вакууме равна скорости света. Данный вывод и теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет представляет собой также электромагнитные волны. Электромагнитные волны были впервые обнаружены немецким физиком Г. Герцем (1857- 1894), доказавшим, что законы их возбуждения и распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.

В чем проявляются волновые свойства света?

Дифракция,дисперсия света. Спектральное разложение, кольца Ньютона, радуга - это все проявление волновых свойств света

Напишите формулу, подтверждающую волновую и квантовую природу света.

W=hf, где w- энергия излучения света, f- частота излучения, h- постоянная Планка

Дайте краткую характеристику модели атома Томсона.

Модель атома Томсона (модель «Пудинг с изюмом»). Дж. Дж. Томсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами. Была окончательно опровергнута Резерфордом после проведённого им знаменитого опыта по рассеиванию альфа-частиц.

Охарактеризуйте планетарную модель атома.

Планетарная модель атома Бора-Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд, проделав ряд экспериментов, пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Однако такое описание атома вошло в противоречие с классической электродинамикой. Дело в том, что, согласно классической электродинамике, электрон при движении с центростремительным ускорением должен излучать электромагнитные волны, а, следовательно, терять энергию. Расчёты показывали, что время, за которое электрон в таком атоме упадёт на ядро, совершенно ничтожно. Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора-Резерфорда»). Постулаты Бора показали, что для описания атома классическая механика неприменима. Дальнейшее изучение излучения атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых фактов.

60.Можно ли с помощью теории Бора объяснить структуру атомов всех элементов таблицы Менделеева?Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, при котором электрон может находиться на определенной орбите и не излучать энергии.

Этот постулат противоречит электродинамике Максвелла: движущийся электрон всегда должен создавать вокруг себя электромагнитное поле, излучать энергию. Следоватьельно, его масса должна уменьшаться, и поскольку его масса меньше ядра атома, то сила тяготения «заставит» его упасть на ядро атома.Второй постулат Бора (правило частот): Переход от стационарного состояния атома осуществляется путем поглощения или излучения квант-энергии по определенному правилу частоты. Все изменения состояния атома связаны с поглощением или излучением электроном квант-энергии.

В чем сущность принципа неопределенности?

Взаимодополнительные величины (например, энергия и время, потенциальная и кмнетическая энергия и т.д.) определить одновременно принципиально невозможно
Соотношение неопределенностей Гейзенберга:
Δx х Δv > h/m , где Δx — неопределенность (погрешность измерения) пространственной координаты микрочастицы, Δv — неопределенность скорости частицы, m — масса частицы, а h — постоянная Планка, названная так в честь немецкого физика Макса Планка, еще одного из основоположников квантовой механики. Постоянная Планка равняется примерно 6,626 x 10–34 Дж·с, то есть содержит 33 нуля до первой значимой цифры после запятой.

62.Сформулируйте принцип дополнительности.

Согласно этому принципу, если мы измеряем свойства квантового объекта как частицы, мы видим, что он ведет себя как частица. Если же мы измеряем его волновые свойства, для нас он ведет себя как волна. Оба представления отнюдь не противоречат друг другу — они именно дополняют одно другое, что и отражено в названии принципа.

Сформулируйте принцип соответствия.

Принцип соответствия вступает в силу на нечеткой границе между квантовой и классической механикой и еще раз демонстрирует нам, что в природе нет явных границ между явлениями, как нет и четкого разграничения между теоретическими описаниями природных явлений

Кто и когда сформулировал основное уравнение релятивистской квантовой механики?

В 1928 году английский физик Поль Дирак сформулировал релятивистское уравнение, описывающее движение электрона во внешнем силовом поле. Это уравнение стало одним из основных уравнений релятивистской квантовой механики.