Тема 2-04-02. Концепции квантовой механики

Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма, …

любой материальный объект обладает свойствами как волны, так и частицы, причем может проявлять и те, и другие свойства одновременно

любой материальный объект обладает свойствами как волны, так и частицы, но не может проявлять и те, и другие свойства одновременно

все материальные объекты можно разбить на два класса – «волны» и «частицы», причем переход из одного класса в другой невозможен

все волны при определенных условиях могут превращаться в частицы, а все частицы могут превращаться в волны

В рамках квантовой механики возможно …

дать лишь качественное описание изучаемого объекта, но невозможен никакой количественный расчет его характеристик

точно рассчитать значения всех физических величин, характеризующих изучаемый объект

точно рассчитать значения всех физических величин, характеризующих свойства объекта, если знать некоторые недоступные наблюдению «скрытые параметры» этого объекта

рассчитать лишь вероятности тех или иных значений физических величин, характеризующих изучаемый объект

Волновые свойства электрона обнаруживаются в явлении …

тормозного излучения (электромагнитного излучения, испускаемого быстрыми электронами при их торможении в веществе)

дифракции электронного пучка на кристаллической решетке

термоэлектронной эмиссии (испускания электронов поверхностью нагретого металла)

возникновения изображения, рисуемого электронным лучом на экране кинескопа

Концепция корпускулярно-волнового дуализма утверждает, в частности, что луч света можно рассматривать и как распространяющуюся электромагнитную волну, и как поток частиц – фотонов (световых квантов). Энергия каждого фотона при этом ______________ световой волны

зависит не от длины, а от частоты

обратно пропорциональна длине

прямо пропорциональна длине

не зависит от длины

Согласно принципам квантовой механики, точное знание какой-либо характеристики X данного объекта делает невозможным или неточным знание …

всех остальных характеристик этого объекта

характеристик X всех остальных объектов в мире

характеристик X всех объектов, с которыми данный объект взаимодействует

характеристики того же объекта, дополнительной к X

Точно предсказать положение и скорость частицы спустя заданное время позволяет …

статистическая термодинамика

классическая механика

квантовая механика

термодинамика

Хорошей наглядной иллюстрацией принципа дополнительности может служить возникновение …

радужной окраски при попадании пленки масла на поверхности воды

человека разумного в результате эволюции человекообразных обезьян

стереоэффекта (ощущения 3D) при предоставлении каждому глазу своего изображения сцены

лазерного излучения при достаточно мощном возбуждении активной среды лазера

Опыт, схема и результат которого изображены на рисунке, позволяет продемонстрировать …

фотоэффект (выбивание электронов светом из металла)

интерференцию электронных пучков

дифракцию электронов

возникновение наведенной радиоактивности

Укажите правильное утверждение, касающееся  соотношения неопределенностей координата – импульс.

Произведение погрешностей в определении координаты и импульса частицы не может быть меньше постоянной Больцмана.

Произведение погрешностей в определении координаты и импульса частицы не может быть больше постоянной Планка.

Произведение погрешностей в определении координаты и импульса частицы не может быть меньше постоянной Планка.

Произведение погрешностей в определении координаты и импульса частицы не может быть больше постоянной Больцмана.

Суть принципа дополнительности, применительно к квантовому объекту, отражается в высказывании ….

для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два дополнительных набора классических понятий

элементарная частица является устойчивой лишь в том случае, если дополнена соответствующей ей античастицей

независимо друг от друга существует два вида квантовых объектов – волновые и корпускулярные.

каждый квантовый объект должен быть дополнен соответствующей частицей – переносчиком фундаментального взаимодействия

Физические величины, которые могут принимать лишь строго определенные дискретные значения, называются ….

квантованными

кратными

фундаментальными

дополнительными

Квантовая механика дает статистическое, вероятностное описание природы, поскольку …

она является внутренне противоречивой теорией

она не может учесть влияния скрытых параметров, определяющих поведение частиц

случайность и неопределенность объективно присущи природе

это упрощает громоздкие вычисления

Красный свет не засвечивает фотопленку и фотобумагу потому, что …

длина его волны велика по сравнению с длиной волны синего или зеленого света, и вследствие этого его нельзя рассматривать как поток частиц-фотонов

энергия его фотонов мала по сравнению с энергией фотонов синего или зеленого света, и ее не хватает, чтобы инициировать фотохимическую реакцию

длина его волны мала по сравнению с длиной волны синего или зеленого света, и вследствие этого он полностью отражается от поверхности фоточувствительного материала

энергия его фотонов велика по сравнению с энергией фотонов синего или зеленого света, и фоточувствительный центр в эмульсии не способен ее поглотить

Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма, любой материальный объект …

может свободно превращаться из волны в частицу (коллектив или поток частиц) и обратно

обладает свойствами как волны, так и частицы, причем может проявлять и те, и другие свойства в одном и том же эксперименте

обладает свойствами как волны, так и частицы, но в каждом эксперименте проявляет либо первые, либо вторые

является либо волной, либо частицей (коллективом частиц), причем превращение из волны в частицу или наоборот невозможно

С точки зрения квантовой механики, точное измерение импульса электрона, находящегося в заданном атоме, …

невозможно, поскольку при образовании атома электрон входит в состав атомного ядра и становится недоступным наблюдению как отдельная частица

невозможно, поскольку соотношение неопределенностей Гейзенберга запрещает точное знание импульса объекта, если его координата известна хоть с какой-то точностью

вполне возможно, поскольку знание местоположения объекта, хотя бы примерного, позволяет обнаружить объект и измерить все его свойства

вполне возможно, поскольку принцип дополнительности Нильса Бора требует для полного описания свойств объекта знания его взаимодополняющих характеристик

Квантовая механика дает …

вероятностное описание для объектов микромира и детерминистское описание для объектов макромира

вероятностное описание для всех материальных объектов

детерминистское описание для всех материальных объектов

детерминистское описание для объектов микромира и вероятностное описание для объектов макромира

Предположение о наличии у света квантовых (корпускулярных) свойств оказалось необходимым для объяснения экспериментально установленных законов …

отражения и преломления света

дифракции света

фотоэффекта

интерференции света

Значение соотношения неопределенностей Гейзенберга состоит в том, что оно показывает …

ограниченность научного метода познания, основанного на наблюдениях, измерениях и экспериментах

слишком низкую точность существующих приборов для измерения физических величин

невозможность уменьшить до нуля погрешность измерения любой отдельно взятой физической величины

невозможность избежать неконтролируемого воздействия на измеряемый объект со стороны исследователя и его приборов

Согласно соотношению неопределенностей В. Гейзенберга, …

невозможно абсолютно точно измерить энергию и импульс частицы в один и тот же момент времени

Неверно. Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга не связывает неопределенности энергии и импульса. Для энергии есть другое соотношение неопределенностей, связывающее неопределенность энергии объекта с неопределенностью момента времени, к которому относится измеренное значение энергии.

погрешность измерения координаты частицы невозможно сделать меньше некоторой конечной величины

Неверно. Квантовая механика не накладывает никаких фундаментальных ограничений на точность измерения любой отдельно взятой физической величины. Все соотношения неопределенностей, в том числе и соотношение В. Гейзенберга, ограничивают возможность точного измерения пар так называемых дополнительных физических величин.

невозможно абсолютно точно измерить координату и импульс частицы в один и тот же момент времени

невозможно абсолютно точно измерить координату частицы в один момент времени и абсолютно точно измерить ее импульс в другой момент времени

Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга не ограничивает точность поочередных измерений координаты и импульса, то есть возможно абсолютно точно измерить координату частицы в один момент времени и абсолютно точно измерить ее импульс в другой момент времени.

Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма, …

любой материальный объект обладает свойствами как волны, так и частицы, причем может проявлять и те, и другие свойства одновременно

Наблюдение волновых свойств материального объекта исключает возможность одновременного наблюдения его корпускулярных свойств, и наоборот.

любой материальный объект обладает свойствами как волны, так и частицы, но не может проявлять и те, и другие свойства одновременно

все материальные объекты можно разбить на два класса – «волны» и «частицы», причем переход из одного класса в другой невозможен

Разбиение множества на два непересекающихся класса называется дихотомией. Поэтому если бы мир был устроен так, как гласит выбранный Вами вариант ответа, то его описывала бы концепция корпускулярно-волновой дихотомичности, а не дуализма (= двойственности).

все волны при определенных условиях могут превращаться в частицы, а все частицы могут превращаться в волны

Неверно представлять себе, что между одним экспериментом, в котором материальный объект вел себя как волна, и другим, в котором он повел себя уже как частица, произошло какое-то превращение, изменившее природу объекта. Нет, его природа остается неизменной; просто эта природа включает в себя и волновые свойства, и корпускулярные.

Принцип дополнительности утверждает, что …

полное представление о свойствах объекта возможно только в случае, если его квантовое описание дополняется классическим

Вы ошиблись. Квантовое и классическое описания связаны другим принципом – не дополнительности, а соответствия.

принципиально невозможно одновременное и точное измерение дополнительных физических величин, характеризующих объект

Само по себе выбранное утверждение правильно, но оно отражает суть не принципа дополнительности, а соотношений неопределенности.

полное представление о свойствах объекта всегда требует знания таких его характеристик, которые невозможно определить одновременно

состояние объекта полностью описывается его волновой функцией, которая, позволяет рассчитать лишь вероятности тех или иных значений характеризующих этот объект физических величин

Само по себе выбранное утверждение верное – это один из постулатов квантовой механики. Однако оно не является формулировкой принципа соответствия.

В рамках квантовой механики возможно …

точно рассчитать значения всех физических величин, характеризующих свойства объекта, если знать некоторые недоступные наблюдению «скрытые параметры» этого объекта

Выбранное утверждение – знаменитая концепция «скрытых параметров», предложенная А. Эйнштейном, чтобы примирить квантовую механику и классические, механицистские представления о возможности (по крайней мере, принципиальной) точно и однозначно рассчитать значение любой физической величины, характеризующей любой объект, если знать законы природы и уметь быстро считать. Однако вскоре после смерти А. Эйнштейна было показано, что если бы какие-нибудь «скрытые параметры» существовали, это накладывало бы ограничения (неравенства Белла) на ход некоторых природных процессов. Проведенные в конце XX в. эксперименты продемонстрировали отсутствие таких ограничений в реальности.

рассчитать лишь вероятности тех или иных значений физических величин, характеризующих изучаемый объект

дать лишь качественное описание изучаемого объекта, но невозможен никакой количественный расчет его характеристик

Вы ошиблись! Квантовая механика – количественная теория. Просто она позволяет вычислять не сами значения измеряемых величин, а вероятности, с которыми физическая величина примет то или иное значение в эксперименте, ее среднее значение по большому количеству экспериментов, размах отклонений этой величины от среднего значения (флуктуаций).

точно рассчитать значения всех физических величин, характеризующих изучаемый объект

Неверно. Вспомните, например, что значения дополнительных физических величин в принципе не могут быть точно определены для одного и того же момента времени (квантовомеханические соотношения неопределенностей).

Установите соответствие между положениями квантовой механики и их формулировками. 1. Соотношения неопределенностей 2. Принцип дополнительности

Произведение погрешностей измерения дополнительных физических величин, характеризующих данный объект, ни при каких условиях не может быть меньше некоторой константы.

Каждый материальный объект обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, но проявляет либо первые, либо вторые в зависимости от ситуации.

Полное (в классическом смысле) описание объекта всегда требует знания таких величин, что измерение одних из них делает невозможным или неточным измерение других.

При описании поведения электрона в атоме его состояние задается …

волновой функцией

значениями термодинамических параметров

Термодинамические параметры (температура, давление, объем) описывают состояние макроскопической системы в термодинамике. Поведение электрона в атоме описывает квантовая механика.

точными значениями координат и импульса

Согласно соотношению неопределенностей, если очень точно определить импульс электрона, то его координаты (местонахождение) будут иметь очень большую неопределенность. Невозможно описать состояние электрона точными значениями координат и импульса, как это делалось в  классической науке при описании механического движения.

на языке вероятностей

Установите соответствие между свойствами электрона и свидетельствующими о них фактами: 1) корпускулярные свойства 2) волновые свойства

дифракционные картины, возникающие при прохождении электронного пучка через кристалл

фотографии электронных треков (линейных следов движения электрона через неустойчивую среду), получаемые на ускорителях

наличие у электрона наименьшего возможного в природе электрического заряда

В соответствии с принципом дополнительности …

научное познание любого объекта требует, чтобы его эмпирическое описание дополнялось теоретическим

для полного описания объекта всегда требуется такой набор его характеристик, что измерение одних делает невозможным или неточным измерение других

полное понимание любого объекта требует, чтобы его квантовое описание дополнялось классическим

всеми мировыми процессами движет постоянная борьба противоположных сил и тенденций, которые, однако, не отрицают, а дополняют друг друга

Согласно соотношению неопределенностей В. Гейзенберга, …

принципиально невозможно провести точное измерение импульса материального объекта

невозможно точно и одновременно измерить и энергию, и импульс материального объекта

невозможно точно и одновременно измерить и координату, и импульс материального объекта

принципиально невозможно провести точное измерение координаты материального объекта