Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Учебные материалы
для студентов и школьников

Квантовая теория Бома

1. Суть квантовой теории де Бойля-Бома
2. Корпускулярно-волновой дуализм в свойствах частиц вещества
3. Опыт с двумя щелями

Данная теория – это одна из разновидностей теории квантов. Ее предложили ученые Бом и де Бройль в 1952 году. Еще одно ее название – механика Бома. Это достаточно простая теория, содержащая скрытые переменные.

Суть квантовой теории де Бойля-Бома

Теория де Бройля-Бома является детерминированной. Ее релятивистские ответвления подразумевают наличие системы отсчета, на основании которой строится квантовая теория полей.

Эта теория гласит, что скорость частиц напрямую зависима от размера волны, зависящей от характеристик Вселенной в целом.

Теория де Бройля-Бома предлагает теорию измерений, что дает возможность получения квантовой интерпретации.

Задача с измерениями в таком случае разрешается при помощи результатов экспериментов по конфигурации частиц. Коллапс по поводу функции волны, с точки зрения механики квантов, базируется на анализировании подсистем и предположении про квантовое равновесие.

banner

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Данная теория содержит различные эквивалентные математические понятия и рассматривается под разными ракурсами. Чтобы лучше понять функцию волны в опыте с двумя щелями де Бройля-Бома, нужно разобраться в элементах квантовой механики на примере с волной де Бройля.

Корпускулярно-волновой дуализм в свойствах частиц вещества

Луи де Бройль сделал вывод, что корпускулярно-волновой дуализм света касается и электронов. Данная гипотеза ученого была основана на том, что электроны обладают как волновыми, так и корпускулярными (масса, заряд) характеристиками. Проще говоря, данным предположением утверждается, что в соответствующих условиях электрон обладает свойствами волны.

То есть, все частицы, обладающие импульсом \(p\), имеют соответствующие волны, длина которых определяется по формуле де Бройля:

\(λ_{де Бр}={h\over p}={h\over mv}\)

где \(mv\) – импульс частицы,
        \(h\) - постоянная Планка.

Если частица с массой m имеет скорость перемещения \(v\), то фазовая скорость волны де Бройля рассчитывается по следующей формуле:

\(v_фаз={ω\over k}={hω\over hk}={E\over p}={mc^2\over mv}={c^2\over v}\)

\(E=hω\)
\(p=hk\)
\(k={2π\over λ}\)

Так как \(c>v\), то фазовая скорость волны де Бройля больше, чем скорость света в вакууме. Но также скорость \(v_фаз\) может быть выше или ниже групповой скорости, которая рассчитывается по формуле:

\(u = \frac{d \omega}{dk} = \frac{d(h\omega)}{d(hk)} = \frac{dE}{dp} = \frac{pc^2}{\sqrt{m_0^2c^4+p^2c^2}} = \frac{pc^2}{E} = \frac{mvc^2}{mc^2} = v \)
\(E = \sqrt{m_0^2c^4+p^2c^2}\)

Таким образом, мы наблюдаем, что групповая скорость волны де Бройля равняется скорости перемещения одной частицы. Для расчета скорости фотона используем формулу:

\(u_ф = \frac{pc^2}{E} = \frac{mcc^2}{mc^2} = c\)

То есть групповая скорость равняется скорости света.

Опыт с двумя щелями

Этот опыт демонстрирует принцип корпускулярно-волнового дуализма. В рамках этого опыта наблюдают перемещение пучка электронов сквозь преграду между двумя щелями. Когда экран детектора расположен за барьером, зафиксированные частицы создают картину интерференции, свойственную волнам, падающим на экран от двух источников (щелей).

Интерференция при этом состоит из отдельных точек, которые соответствуют частицам, попавшим на экран. Соответственно, эта система демонстрирует следующее:

  • поведение волн (интерференция);
  • поведение частиц (точки на экране).

Если малоинвазивный детектор установить вблизи одной из щелей, то можно выявить, сквозь какую щель перемещается частица, но интерференция при этом не наблюдается.

Если закрыть одну из щелей, интерференция также не наблюдается. То есть, конечный результат зависит от состояния каждой из щелей.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

banner

По копенгагенской интерпретации, частицы не локализуются в пространстве, пока их не детектировали. То есть, если на щелях не установлены детекторы, то нет возможности узнать, сквозь какую щель переместилась частица. А в случае с установкой детектора, нарушается функция волны.

Теория де Бройля-Бома устанавливает функцию волны для каждой щели, причем каждой частице соответствует своя индивидуальная траектория, пересекающая одну из щелей. Начальное расположение частицы предопределяет ее финальное местоположение на экране, и щель, через которую она пройдет. Но в то же время для экспериментатора при заданном начальном расположении допускается случайность закономерностей детектирования.

Для своих расчетов Бом использовал функцию волны для построения потенциала квантов, и подставляя его в уравнение Ньютона, он получал траектории прохождения частиц сквозь обе щели. Результатом чего и есть интерференция функции волны с самой собой и направленность частиц сквозь потенциал квантов, огибая области интерферентного деструктива и направляясь к областям интерферентного конструктива. В итоге и получается картина интерференции на экране.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

1 000 +
Новых заказов каждый день
computer

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

guarantees

Безопасная сделка

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

guarantees_shield

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

315 972 оценки star star star star star
среднее 4.9 из 5
РГАЗУ
Работа выполнена досрочно. Замечаний никаких нет. Преподаватель всё зачел. Всем рекомендую...
star star star star star
Мами
Работа выполнена отлично , очень качественно. Я очень довольна. Большое спасибо исполнителю.
star star star star star
СПбГТИ
Работу оценили на 24 балла из 25, были выполнены доработки, так же объяснили почему первый...
star star star star star
Вы студент и хотите заказать работу, прямо сейчас без наценки и посредников?
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами


Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно