ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер p272.2: Фотон. Корпускулярно-волновой дуализм. Волна де Бройля

План решения:

Для ответа на вопрос о корпускулярно-волновом дуализме необходимо рассмотреть две фундаментальные модели материи и излучения. Сначала вспомним классические представления: волновую теорию (интерференция, дифракция) и корпускулярную теорию (фотоэффект, давление света). Затем объединим эти понятия, опираясь на квантовую механику, где микрочастицы обладают свойствами и частиц, и волн одновременно.

Вычисление и обоснование:

Корпускулярно-волновой дуализм — это фундаментальное свойство микрообъектов (электронов, протонов, фотонов и др.), согласно которому они проявляют как волновые, так и корпускулярные свойства в зависимости от условий наблюдения.

• Волновые свойства проявляются в явлениях интерференции и дифракции. Например, электроны могут давать дифракционную картину, подобно свету, что подтверждает наличие у них длины волны де Бройля: λ=h/p, где h — постоянная Планка, p — импульс частицы.
• Корпускулярные свойства проявляются при взаимодействии с веществом, когда энергия и импульс передаются дискретными порциями (квантами). Примером служит эффект Комптона или фотоэффект, где фотон ведет себя как частица с энергией E=hν и импульсом p=h/λ.

Таким образом, ни одна из классических моделей (только волна или только частица) не может полностью описать поведение микрообъекта. Дуализм означает, что объект является единым целым, обладающим двойственной природой.

Проверка:

Данное определение согласуется с основными постулатами квантовой механики и экспериментальными данными (опыты Девиссона–Джермера по дифракции электронов, объяснение фотоэффекта Эйнштейном). Понятие дуализма не противоречит закону сохранения энергии и импульса, а расширяет их для микроскопического мира.