Квант что это такое
Квант - это... Что такое Квант?
Квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо величины в физике. В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только определённые значения (говорят, что физическая величина квантуется). В некоторых важных частных случаях эта величина или шаг её изменения могут быть только целыми кратными некоторого фундаментального значения[1] — и последнее называют квантом. Например, энергия монохроматического электромагнитного излучения угловой частоты может принимать значения , где — редуцированная постоянная Планка, а — целое число. В этом случае имеет смысл энергии кванта излучения (иными словами, фотона), а — смысл числа́ этих квантов (фотонов). В смысле, близком к этому, термин квант был впервые введен Максом Планком в его классической работе 1900 года — первой работе по квантовой теории, заложившей её основу. Вокруг идеи квантования с начала 1900-х годов развилась полностью новая физическая концепция, обычно называемая квантовой физикой.
Ныне прилагательное «квантовый» используется в названии ряда областей физики (квантовая механика, квантовая теория поля, квантовая оптика и т. д.). Широко применяется термин квантование, означающий построение квантовой теории некоторой системы или переход от её классического описания к квантовому. Тот же термин употребляется для обозначения ситуации, в которой физическая величина может принимать только дискретные значения — например, говорят, что энергия электрона в атоме «квантуется».
Сам же термин «квант» в настоящее время имеет в физике довольно ограниченное применение. Иногда его употребляют для обозначения частиц или квазичастиц, соответствующих бозонным полям взаимодействия (фотон — квант электромагнитного поля, фонон — квант поля звуковых волн в кристалле, гравитон — гипотетический квант гравитационного поля и т. д.), также о таких частицах говорят как о «квантах возбуждения» или просто «возбуждениях» соответствующих полей.
Кроме того, по традиции «квантом действия» иногда называют постоянную Планка. В современном понимании это название может иметь тот смысл, что постоянная Планка является естественной единицей измерения действия и других физических величин такой же размерности (например, момента импульса).
Некоторые кванты
Кванты некоторых полей имеют специальные названия:
Примечания
- * Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). — Издание 6-е, исправленное. — М.: Физматлит, 2004. — 800 с. — («Теоретическая физика», том III). — ISBN 5-9221-0530-2
dic.academic.ru
Квант (физика) - это... Что такое Квант (физика)?
ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия
ФИЗИКА. — ФИЗИКА. 1. Предмет и структура физики Ф. наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиб. общие свойства и законы движения окружающих нас объектов материального мира. Вследствие этой общности не существует явлений природы, не имеющих физ. свойств … Физическая энциклопедия
Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия
Квант — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Квант (от лат. quantum «сколько») неделимая порция какой либо величины в физике. В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые… … Википедия
Квант (журнал) — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Квант логотип журнала «Квант» Специализация: науч … Википедия
Физика элементарных частиц — (ФЭЧ), часто называемая также физикой высоких энергий или субъядерной физикой раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия. Содержание 1 Теоретическая ФЭЧ … Википедия
Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия
Физика частиц — Результат столкновения ионов золота с энергией 100 ГэВ, зарегистрированный детектором STAR на коллайдере тяжелых релятивистских ионов RHIC. Тысячи линий обозначают пути частиц, родившихся в одном столкновении. Физика элементарных частиц (ФЭЧ),… … Википедия
Физика ядра и элементарных частиц — Результат столкновения ионов золота с энергией 100 ГэВ, зарегистрированный детектором STAR на коллайдере тяжелых релятивистских ионов RHIC. Тысячи линий обозначают пути частиц, родившихся в одном столкновении. Физика элементарных частиц (ФЭЧ),… … Википедия
ФИЗИКА — (от древнегреч. physis природа). Древние называли физикой любое исследование окружающего мира и явлений природы. Такое понимание термина физика сохранилось до конца 17 в. Позднее появился ряд специальных дисциплин: химия, исследующая свойства… … Энциклопедия Кольера
dic.academic.ru
Квант - это что такое? Определение и значение для науки :
Данная статья рассказывает о том, что «квант» – это понятие физики элементарных частиц. Здесь дается определение этой величины, показывается ее важность и приводится краткая история ее открытия.
Математика и физика
Две самые страшные школьные дисциплины для учеников с гуманитарным складом ума однажды объединились, чтобы породить новый этап в изучении окружающего мира. Началось все с того, что Макс Планк, выводя формулу распределения излучения абсолютно черного тела, ввел понятие «квант». Значение слова буквально такое: наименьшая порция чего-либо, например, энергии, поля, момента инерции.
Причем применимо это понятие к микромиру: может быть квант света и гравитационного поля, но не может быть кванта массы или дождя. Чтобы читателю было яснее, приведем пример. Если бы все возможные состояния электрона были целой коровой, то квант – это наименьшая порция мяса, с помощью которой можно насытиться, то есть один стейк. Кстати, в известном фильме о Джеймсе Бонде под квантом милосердия наверняка подразумевается то, что даже у самого черствого человека есть хоть немного сострадания в душе.
Борьба за квантовую физику
Поначалу Макс Планк действовал в рамках прежних представлений о физике. Он ввел в уравнение квант, значение которого в его глазах заключалось только в удобстве математического выражения. Таким образом, получается, что он открыл это понятие почти случайно, не стремясь совершить прорыв.
Вообще, он был добросовестным исследователем, усердно трудился над каждой темой и доводил дело до конца. Именно упорство и настойчивость позволили ему перевернуть физику. Не было никаких гениальных прозрений и внезапных идей. Возможно, поэтому еще долгое время он отрицал важность своего открытия и пытался как-то «приладить», примирить новое понятие со старым подходом к физике. Целая плеяда ученых, которые появились благодаря введению кванта, не смогли убедить его в фундаментальном значении одного-единственного предположения для будущего науки.
Значение для науки
Прежде всего, квант – это основа для понимания природы света. Ученые еще в семнадцатом веке довольно точно измерили скорость солнечных лучей, но объяснить их появление или поглощение поверхностями были не в силах. Выяснилось, что энергия электромагнитных волн с одинаковым приращением фазы по времени может принимать только значения, кратные E= (N+1/2) ħω. Поясним:
- E – энергия;
- N – целое число;
- ħ – редуцированная постоянна Планка, h/2π;
- ω – угловая частота, которая и представляет собой приращение фазы волны по времени.
Приведенная выше формула обозначает, что энергия излучения ħω квантуется, то есть представляет собой набор конечных пакетов или фотонов.
Квант и материя
Объяснив природу света, люди поняли, что квант – это не только математическая шутка, но и огромные возможности. Позже ученые выяснили, почему электроны в атомах могут находиться только на определенных орбитах. Это потребовало введения принципа корпускулярно-волнового дуализма для элементарных частиц.
Переход электрона между двумя орбиталями в атоме происходит всегда рывком. Это приводит к процессам, благодаря которым испускается или поглощается световой квант. Что значит этот факт для науки, поясним чуть ниже. В каждом типе атомов набор квантов перехода уникален. То есть набор энергий, необходимый для возбуждения электронов золота, не подходит платине. Это дает возможность определить, какой именно переход был совершен, и понять, какой тип атома изучается: водород или аргон, алюминий или магний.
На этом основании стоит самый мощный инструмент изучения и покорения материи – спектроскопия. Сферы применения анализа спектров весьма обширны, вот некоторые из них:
- изучение состава и структуры новых материалов;
- улучшение свойств уже известных соединений;
- изучение процессов, происходящих при взаимодействии разных типов материи.
Читатель и сам легко представит, что использовать такой метод можно во всех сферах человеческой деятельности.
Типы квантов
Помимо уже описанного фотона, бывают и другие типы квантов:
- Глюон – квант векторного поля.
- Гравитон – квант гравитационного поля (предсказан теоретически, но пока его существование не доказано практически).
- Бозон Хиггса – квант поля Хиггса.
Большой адронный коллайдер, который был построен в 2012 году, доказал: в его недрах родился новый квант, бозон Хиггса. Таким образом, физики показали, почему глюоны и фотоны не обладают массой покоя.
Лазер как следствие приручения квантов света
Поняв, как получаются фотоны, ученые смогли «приручить» их. В результате появился лазер – источник монохроматических электромагнитных волн. При достаточно простых принципах, которые лежат в основании одновременной генерации фотонов одной длины волны (монохроматических), и простом строении самого устройства, возникали большие технические сложности.
Первой задачей было найти материал, в котором существовала бы инверсная заселенность электронов. Вторая задача состояла в том, чтобы создать два зеркала на торцах рабочего кристалла. Но обе они давно решены, причем понимание того, что такое квант, – это первый шаг к получению таких сложных устройств.
В современном мире лазер используется повсеместно. Его применяют как для забавы (лазерная указка), так и для серьезных целей (термоядерная реакция).
www.syl.ru
#Квант
Квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо физической величины. Понятие ввел в 1900 году Макс Планк в своей классической работе по исследованию излучения абсолютно черного тела, где он предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии, которые он назвал квантами. Впоследствии эта работа стала основой квантовой механики, согласно которой ряд физических величин, в том числе энергия, импульс и размер, могут принимать только определенные значения. Известный советский, а потом американский астрофизик Георгий Гамов в шутку объяснял квантование энергии так: это все равно, что природа разрешила либо пить целый литр пива сразу, либо вообще не пить ничего, не допуская промежуточных доз.
Слово «квант» используется также для обозначения некоторых частиц или квазичастиц. Например, фотон называют квантом электромагнитного поля, фонон — квантом колебаний кристаллической решетки, а гипотетический гравитон — квантом гравитационного поля.
Из-за некоторой расплывчатости термина (то ли частица, то ли физическая величина, например энергия) в современной физики он употребляется скорее по традиции. Так, понятие квантовой механики породило названия типа квантовой теории поля, квантовой оптики и т.д. В основном термин «квант» употребляется сейчас в научно-популярной литературе.
Page 2
Квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо физической величины. Понятие ввел в 1900 году Макс Планк в своей классической работе по исследованию излучения абсолютно черного тела, где он предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии, которые он назвал квантами. Впоследствии эта работа стала основой квантовой механики, согласно которой ряд физических величин, в том числе энергия, импульс и размер, могут принимать только определенные значения. Известный советский, а потом американский астрофизик Георгий Гамов в шутку объяснял квантование энергии так: это все равно, что природа разрешила либо пить целый литр пива сразу, либо вообще не пить ничего, не допуская промежуточных доз.
Слово «квант» используется также для обозначения некоторых частиц или квазичастиц. Например, фотон называют квантом электромагнитного поля, фонон — квантом колебаний кристаллической решетки, а гипотетический гравитон — квантом гравитационного поля.
Из-за некоторой расплывчатости термина (то ли частица, то ли физическая величина, например энергия) в современной физики он употребляется скорее по традиции. Так, понятие квантовой механики породило названия типа квантовой теории поля, квантовой оптики и т.д. В основном термин «квант» употребляется сейчас в научно-популярной литературе.
Page 3
Квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо физической величины. Понятие ввел в 1900 году Макс Планк в своей классической работе по исследованию излучения абсолютно черного тела, где он предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии, которые он назвал квантами. Впоследствии эта работа стала основой квантовой механики, согласно которой ряд физических величин, в том числе энергия, импульс и размер, могут принимать только определенные значения. Известный советский, а потом американский астрофизик Георгий Гамов в шутку объяснял квантование энергии так: это все равно, что природа разрешила либо пить целый литр пива сразу, либо вообще не пить ничего, не допуская промежуточных доз.
Слово «квант» используется также для обозначения некоторых частиц или квазичастиц. Например, фотон называют квантом электромагнитного поля, фонон — квантом колебаний кристаллической решетки, а гипотетический гравитон — квантом гравитационного поля.
Из-за некоторой расплывчатости термина (то ли частица, то ли физическая величина, например энергия) в современной физики он употребляется скорее по традиции. Так, понятие квантовой механики породило названия типа квантовой теории поля, квантовой оптики и т.д. В основном термин «квант» употребляется сейчас в научно-популярной литературе.
Page 4
Квант (от лат. quantum — «сколько») — неделимая порция какой-либо физической величины. Понятие ввел в 1900 году Макс Планк в своей классической работе по исследованию излучения абсолютно черного тела, где он предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии, которые он назвал квантами. Впоследствии эта работа стала основой квантовой механики, согласно которой ряд физических величин, в том числе энергия, импульс и размер, могут принимать только определенные значения. Известный советский, а потом американский астрофизик Георгий Гамов в шутку объяснял квантование энергии так: это все равно, что природа разрешила либо пить целый литр пива сразу, либо вообще не пить ничего, не допуская промежуточных доз.
Слово «квант» используется также для обозначения некоторых частиц или квазичастиц. Например, фотон называют квантом электромагнитного поля, фонон — квантом колебаний кристаллической решетки, а гипотетический гравитон — квантом гравитационного поля.
Из-за некоторой расплывчатости термина (то ли частица, то ли физическая величина, например энергия) в современной физики он употребляется скорее по традиции. Так, понятие квантовой механики породило названия типа квантовой теории поля, квантовой оптики и т.д. В основном термин «квант» употребляется сейчас в научно-популярной литературе.
indicator.ru
Квант действия - это... Что такое Квант действия?
Постоя́нная Пла́нка (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии электромагнитного излучения с его частотой. Также имеет смысл кванта действия и кванта момента импульса. Введена в научный обиход М. Планком в работе, посвящённой тепловому излучению, и потому названа в его честь.
Дж·c Эрг·c. эВ·c.Часто применяется величина
Дж·c, Эрг·c, эВ·c,называемая редуцированной (или рационализированной) постоянной Планка или постоянной Дирака.
Содержание
|
Физический смысл
В квантовой механике импульс имеет физический смысл волнового вектора, энергия — частоты, а действие — фазы волны, однако традиционно (исторически) механические величины измеряются в других единицах(кг·м/с, Дж, Дж·с), чем соответствующие волновые (м-1,с-1, безразмерные единицы фазы). Постоянная Планка играет роль переводного коэффициента (всегда одного и того же), связывающего эти две системы единиц - квантовую и традиционную:
(импульс) (энергия) (действие)Если бы система физических единиц формировалась уже после возникновения квантовой механики и приспосабливалась для упрощения основных теоретических формул, константа Планка вероятно просто была бы сделана равной единице, или, во всяком случае, более круглому числу. В теоретической физике очень часто для упрощения формул используется система единиц с , в ней
.При этом постоянная Планка имеет и простую оценочную роль в разграничении областей применимости классической и квантовой физики: она в сравнении с величиной действия или момента импульса показывает, насколько применима к данной физической системе классическая механика. А именно, если — действие системы, а — её момент импульса, то при или поведение системы с хорошей точностью описывается классической механикой.
Методы измерения
Использование законов фотоэффекта
При данном способе измерения постоянной Планка используется закон Эйнштейна для фотоэффекта:
где — максимальная кинетическая энергия вылетевших с катода фотоэлектронов,
— частота падающего света, — т. н. работа выхода электрона.Измерение проводится так. Сначала катод фотоэлемента облучают монохроматическим светом с частотой , при этом на фотоэлемент подают запирающее напряжение, так, чтобы ток через фотоэлемент прекратился. При этом имеет место следующее соотношение, непосредственно вытекающее из закона Эйнштейна:
где — заряд электрона.
Затем тот же фотоэлемент облучают монохроматическим светом с частотой и точно также запирают его с помощью напряжения
Почленно вычитая второе выражение из первого, получаем
откуда следует
Анализ спектра тормозного рентгеновского излучения
Этот способ считается самым точным из существующих. Используется тот факт, что частотный спектр тормозного рентгеновского излучения имеет точную верхнюю границу, называемую фиолетовой границей. Её существование вытекает из квантовых свойств электромагнитного излучения и закона сохранения энергии. Действительно,
где — скорость света,
— длина волны рентгеновского излучения, — заряд электрона, — ускоряющее напряжение между электродами рентгеновской трубки.Тогда постоянная Планка равна
Ссылки
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Квант (значения) - это... Что такое Квант (значения)?
Квант — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Квант (от лат. quantum «сколько») неделимая порция какой либо величины в физике. В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые… … Википедия
Квант (журнал) — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Квант логотип журнала «Квант» Специализация: науч … Википедия
Квант-1 — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Модуль космической станции МИР КВАНТ … Википедия
Квант (спортивная школа) — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). Детско юношеская спортивная школа «Квант» муниципального предприятия «Дворец спорта» (ДЮСШ «Квант» МУП «Дворец спорта») Основана 1959 Директор Роман Геннадьевич Тогаев Учеников… … Википедия
Квант (детско-юношеская спортивная школа) — Детско юношеская спортивная школа «Квант» муниципального предприятия «Дворец спорта» (ДЮСШ «Квант» МУП «Дворец спорта») Основана 1959 Директор Роман Геннадьевич Тогаев Тип Детско юношеская спортивная школа Учеников более 1500 Адрес … Википедия
Квант-2 — Модуль Квант 2 … Википедия
Квант (компания) — У этого термина существуют и другие значения, см. Квант (значения). ОАО «Квант» Тип ОАО Год основания 1984 Упразднена 2008 … Википедия
Квант (физика) — Квант (от лат. quantum «сколько») неделимая порция какой либо величины в физике. В основе понятия лежит представление квантовой механики о том, что некоторые физические величины могут принимать только определённые значения (говорят, что… … Википедия
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА — (волновая механика), теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элем. ч ц, атомов, молекул, ат. ядер) и их систем (напр., кристаллов), а также связь величин, характеризующих ч цы и системы, с физ. величинами,… … Физическая энциклопедия
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ — Введение. Э. ч. в точном значении этого термина первичные, далее неразложимые ч цы, из к рых, по предположению, состоит вся материя. В совр. физике термин «Э. ч.» обычно употребляется не в своём точном значении, а менее строго для наименования… … Физическая энциклопедия
dic.academic.ru
