Σεμινάρια Σύγχρονης Φυσικής«ΒΙΒΛΙΟΠΩΛΕΙΟ ΑΙΓΗΙΣ»

Ε.Χανιωτάκης,Φυσικός

Η υπενθύμιση των όρων «κύμα» και «σωματίδιο».

Η τροχιά στον μικρόκοσμο. Ισχύει σαν έννοια;

To πείραμα της διπλής οπής. Μια πρώτη εντύπωση.

Η αρχή της Συμπληρωματικότητας του Bohr

Σωματίδιο: Μία φυσική οντότητα εντοπισμένη στο χώρο η οποία μεταφέρει ενέργεια και ορμή.

Κύμα:Μία διαταραχή η οποία διαδίδεται στο χώρο κατά την πάροδο του χρόνου μεταφέροντας ενέργεια και ορμή από ένα σημείο σε ένα άλλο.

Τι είναι το κύμα;

Διάμηκες κύμα

Εγκάρσιο κύμα

https://www.pbslearningmedia.org/asset/lsps07_int_waves/

Είναι εντοπισμένο στο χώρο

Έχει μάζα*, ενέργεια και ορμή

Αν γνωρίζουμε την αρχική θέση, ταχύτητα και τις δυνάμεις που επενεργούν σε αυτό μπορούμε να προβλέψουμε την τροχιά του.

Τροχιά είναι το σύνολο των διαδοχικών θέσεων από τις οποίες διέρχεται ένα

σωματίδιο.

Όλοι κάποια στιγμή στη ζωή μας ακούσαμε για το πείραμα της διπλής οπής.Τι μας λέει όμως αυτό για την φύση της ύλης; Αν έχουμε μια πηγή από μπαλάκια τα οποία εκτοξεύουμε προς έναν τοίχο και ενδιάμεσα βάλουμε ένα πέτασμα με δύο σχισμές, περιμένουμε να δούμε κάτιτέτοιο:

Αν αντί για μπαλάκια βάλουμε το πέτασμα μπροστά σε μια πηγή κυμάτωνθα δούμε το παρακάτω φαινόμενο λόγω του φαινομένου της συμβολής :

3

2

1

Πείραμα διπλής οπής για θαλάσσια κύματα

Το πείραμα της διπλής οπής για το φώς: Εκτελέστηκε το 1830 από τον T. Young και ήταν αυτό το οποίο

καθιέρωσε την κυματική φύση του φωτός.

Μια αναπαράσταση του πειράματος του Young με απλά υλικά:https://www.youtube.com/watch?v=kKdaRJ3vAmA

Τι περιμένετε να συμβεί αν αντί για κύματα ή μπαλάκια εκτοξεύσουμε ηλεκτρόνια;

https://www.youtube.com/watch?v=cxRKcxRlBNQ

Oι ερευνητές στα εργαστήρια της Hitachi πέτυχαν να εκτελέσουν το πείραμα της διπλής οπής με ηλεκτρόνια το 1989. Δίπλα βλέπετε μια φωτογραφία της οθόνης στην οποία έπεφταν τα ηλεκτρόνια ένα-ένα: Τι παρατηρείτε; https://www.youtube.com/watch?v=PanqoHa_B6c

Εδώ μπορείτε να βρείτε τη σχετική διάλεξη του R.P. Feynman αναφορικά με τοπείραμα της διπλής οπής: https://www.youtube.com/watch?v=2mIk3wBJDgE

Συνθέτοντας μια φωτογραφία με φωτόνια

2-5 φωτόνια είναι αρκετά για να μπορούμε να αναγνωρίσουμε φως, όμως για να μπορέσουμε να συνθέσουμε μια εικόνα απαιτούνται περισσότερα από 10,000φωτόνια.

Η Σωματιδιακή και η Κυματική συμπεριφορά της Ύλης είναι συμπληρωματικές. (Niels Bohr)

Είναι και οι δύο αναγκαίες για ναερμηνευτεί η συμπεριφορά της ύλης σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Η ερώτηση: Σωματίδιο ή κύμα παύει να έχει νόημα.

Τα ηλεκτρόνια ενώ τα γνωρίζουμε σαν σωματίδια, με βάση το πείραμα της διπλής οπής φέρονται να συμπεριφέρονται και σαν κύματα!!!!!!

Πράγματι, στο πείραμα της διπλής οπής, το κάθε ηλεκτρόνιο όταν φθάνει μπροστά από τις δύο σχισμές συμβάλλει με τον εαυτό του και περνάει και από τις δύο οπές ταυτόχρονα δίνοντας διαμόρφωμα συμβολής!

Αν βάλουμε έναν ανιχνευτή πίσω από τη μία οπή, τότε το ηλεκτρονιο παύει να «φέρεται» σαν κύμα και περνάει από μία οπή κάθε φορά, συμπεριφερόμενο σαν σωματίδιο!

Με βάση αυτό το εμπειρικό γεγονός, η έννοια της τροχιάς ενός σωματιδίου χάνει την αξία της στον μικρόκοσμο.

Που οφείλεται αυτή η ΠΑΡΑΞΕΝΗ συμπεριφορά; Θα επανέλθουμε σε αυτό σε επόμενη ομιλία μας που θα μιλήσουμε για την αβεβαιότητα.