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物理学习札记
最近学动量感觉都学傻了,于是就有了这篇文章。省得高三复习还得琢磨半天。。。部分文章内容来自知乎问答。(也正是因为这...
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2019/04

物理学习札记

最近学动量感觉都学傻了,于是就有了这篇文章。

省得高三复习还得琢磨半天。。。

部分文章内容来自知乎问答。

(也正是因为这些理论性内容复制粘贴容易才发blog里

如有困扰,请联系删除。

持续更新~

动量

定义

历史上,一种观点认为应该用物理量mv来量度运动的“强弱”,另一种观点认为应该用物理量mv²来量度运动的“强弱”。
主张以mv量度运动的代表人物是笛卡尔,他认为“在物质中存在一定量的运动,它的总和在世界上永远不会增加也不会消失”。这实际上是后来所说的动量守恒定律的雏形。
主张以mv²量度运动的代表人物是莱布尼兹。他认为守恒的应该是∑mv²而不是∑mv。
法国科学家达朗贝尔用他的研究指出,双方实际上是从不同的角度描述了运动的守恒性。
动能1/2mv²决定了物体在力F的阻碍下能够运动多远,而动量mv则决定了物体在力F的阻碍下能够运动多长时间。也就是说,动量定理反映了力对时间的累积效应,动能定理反映了力对空间的累积效应。

所以,我的理解是动能和动量都是描述运动度量的,只不过在研究不同问题时的角度不同而已。

粒子

光量子

双缝干涉实验

双缝,顾名思义,就是在一块隔板上开两条缝。

用一个发射光子的机枪对着双缝扫射,从缝中漏过去的光子,打在缝后面的屏上,就会留下一个光斑。(等效于 1961 年电子双缝干涉实验)

在实验之前,科学家的推测如下:

第一种可能

如果光子是纯粒子,那么屏幕留下两道杠。

光子像机枪发射的子弹一样笔直地从缝中穿过,那么屏幕上留下的一定是 2 道杠,因为其他角度的光子都被板挡住了。

第二种可能

如果光子是纯波,那么屏幕上会留下斑马线般的一道道条纹。

光子穿过缝时,会形成 2 个波源。两道波各自震荡交汇(干涉),波峰与波峰之间强度叠加,波峰与波谷之间正反抵消,最终屏幕上会出现一道道复杂唯美的斑马线(干涉条纹)。

第三种可能

如果光子是波粒二象,那么屏幕图案应该是以上两种图形的杂交混合体。

总之,

两道杠 = 粒派胜;

斑马线 = 波派胜;

四不像 = 平局。

是波是粒还是二合一,看屏幕结果一目了然,无论实验结果如何,都在我们的预料之中。

第一次实验 :把光子发射机对准双缝发射。

结果 :标准的斑马线。

根据之前的分析,这证明光子是纯波。OK,实验结束,大家回家洗洗睡吧。

粒派不服:我明明知道光子是一个一个的粒子!

这样,我们再做一次实验,把光子一个一个地发射出去,看会怎么样,一定会变成两道杠的!

第二次实验 :把光子机枪切换到点射模式,保证每次只发射一个光子。

结果 :斑马线,竟然还是斑马线,怎么可能?我们明明是一、个、一、个把光子发射出去的啊!

最令人震惊的是,一开始光子数量较少时,屏幕上的光点看上去一片杂乱无章,随着积少成多,渐渐显出了斑马线条纹!

光子要真的是波,那粒派也不得不服。

问题是:根据波动理论,斑马线来源于双缝产生的两个波源之间的干涉叠加;而单个光子要么穿过左缝、要么穿过右缝,穿过一条缝的光子到底是在和谁发生干涉?

难道……光子在穿过双缝时分裂成了两个?一个光子分裂成左半光子和右半光子,自己的左手和右手发生了关系?事情好像越来越复杂了。干脆一不做二不休,我们倒要看看,光子究竟是怎样穿过缝的。

第三次实验 :在屏幕前加装两个摄像头,一边一个左右排开。哪边的摄像头看到光子,就说明光子穿过了哪条缝。同样,还是点射模式发射光子。

结果:每次不是左边的摄像头看到一个光子,就是右边看到一个。一个就是一个,从来没有发现哪个光子分裂成半个的情况。

大家都松了一口气。 光子确实是一个个粒子,然而在穿过双缝时,不知怎么就会变形成两道波同时穿过,形成干涉条纹。

虽然诡异了些,不过据说这就是 波粒二象性 了,具体细节以后再研究吧,这个实验做得人都要精分了。

然而,就在这时,真正诡异的事情发生了……

人们这才发现,屏幕上的图案,不知什么时候,悄悄变成了两道杠!

没用摄像头看,结果总是斑马线,光子是波;

用摄像头看了,结果就成了两道杠,光子变成了粒子。

实验结果取决于看没看摄像头

Last modification:May 4th, 2019 at 01:02 pm
原创不易,打赏包辣条呗~

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