Тема 5. Становление неклассической парадигмы

В квантовой механике

I. Самостоятельная работа студентов (6 часов)
Задание 1 по работе с учебником
Изучить тему «3.2. Микромир: концепции современной физики» по основному учебнику [1]. По материалам темы приготовить доклад.
Задание 2 по работе с учебником и конспектом лекций
В словарь «Терминов и понятий» выписать все термины изучаемой темы и их определения: квант, энергия кванта, фотон, атом, соотношения неопределенностей для координаты и импульса, соотношение неопределенности для энергии и времени, корпускулярно-волновой дуализм, электромагнитная волна, принцип дополнительности.
Задание 3 по работе с учебником и конспектом лекций
Выберите утверждения характеризующие суть принципа дополнительности: порядок и хаос – противоположные сущности и не связаны друг с другом; механика Ньютона и релятивистская механика соотносятся друг с другом по принципу дополнительности; для полного описания объекта требуется набор дополняющих друг друга характеристик; можно с одинаково высокой точностью определить все дополняющие друг друга характеристики; принцип дополнительности сформулирован для описания микромира и используется только в микромире.
Задание 4 по работе с учебником и конспектом лекций
Разделите свойства света на корпускулярные и волновые (излучается порциями (квантами); поглощается порциями (квантами); дискретность; дифракция; интерференция; фотоэффект, поляризация, давление), заполнив схему-конспект:
Тесты (контрольные задания для самопроверки)
1. Тесты с одним вариантом ответа (Выберите один правильный ответ)
1.1.	Состояние системы в квантовой механике определяется:	1. координатами элементов системы 2. скоростями элементов системы 3. волновой функцией – пси-функцией 4. температурой 5. энергией
1.2.	Квантовые свойства света были открыты:	1. Ландау в середине 20 века. 2. Луи де Бройлем в 20-е годы 29 века. 3. Эйнштейном в начале 20 века. 4. Майкельсоном в конце 19 века. 5. Ньютоном в конце 18 века.
1.3.	Волновые свойства корпускул были экспериментально продемонстрированы в опытах по:	1. дифракции электронов. 2. радиоактивности. 3. рассеянию электронов. 4. фотоэффекту.
1.4.	Корпускулярные свойства электромагнитных волн можно обнаружить в опытах по:	1. дифракции света. 2. интерференции света. 3. поляризации света. 4. фотоэффекту. 5. преломлению света.
1.5.	Эйнштейн в 1922 году получил нобелевскую премию за создание:	1. общей теории относительности. 2. специальной теории относительности. 3. теории фотоэффекта. 4. теории Большого Взрыва.
1.6.	Положение электрона в атоме нельзя точно определить, потому что:	1. электрон – волна, размазанная по всему атому. 2. он двигается слишком быстро. 3. он слишком мал, и его нельзя разглядеть. 4. электрон и ядро атома неразделимы.
1.7.	Положение соответствующее квантовой механике:	1. в квантовой механике при рассмотрении природы микрочастиц используют понятие о корпускулярно-волновом дуализме. 2. все характеристики микрочастиц могут быть предсказаны одновременно строго и однозначно. 3. квантовая механика – динамической теорией. 4. квантовая механика описывает микромир как движение корпускул.
1.8.	Физический смысл соотношения неопределенностей:	1. физическая реальность микромира не зависит от прибора, с помощью которого ведется исследование. 2. две дополняющие друг друга характеристики объекта могут быть определены одновременно с высокой точностью. 3. любые характеристики микрообъекта могут быть определены одновременно с высокой точностью. 4. невозможно одновременно одинаково точно определить две дополняющие друг друга характеристики.
1.9.	Соотношения неопределенностей утверждает:	1. очень точное определение координаты частицы приводит к менее точному измерению ее импульса. 2. точность измерения энергии микрочастицы не зависит от длительности измерения. 3. можно одновременно определить и координату, и импульс с высокой точностью. 4. более точное измерение энергии требует более короткого времени.
1.10	Согласно принципу дополнительности:	1. соотношение между хаосом и порядком в процессе самоорганизации материи является одним из примеров действия принципа дополнительности. 2. порядок и хаос – противоположные сущности не связаны друг с другом. 3. механика Ньютона и релятивистская механика соотносятся друг с другом по принципу дополнительности. 4. согласно принципу дополнительности классическая механика является приближением общей теории относительности в слабых полях гравитации и при низких скоростях движения.
2. Тесты множественного выбора (Выберите несколько правильных ответов)
2.1.	Квант электромагнитного поля это:	1. фотон. 2. гравитон. 3. глюон. 4. электрон. 5. квант света.
2.2.	Проявления волновых свойств материи можно обнаружить в явлениях:	1. дифракции. 2. интерференции. 3. поляризации. 4. дискретности. 5. инерциальности.
2.3.	Корпускулярные свойства материи проявляются через:	1. дискретность. 2. квантованность. 3. интерференцию. 4. непрерывность.
2.4.	Сущность корпускулярно-волнового дуализма:	1. в одних явлениях материя проявляет волновые качества в других корпускулярные. 2. волновые и корпускулярные свойства материи являются взаимодополняющими. 3. вещество и поле не имеют ничего общего. 4. вещество и поле неразличимы.
2.5.	Корпускулярные свойства света проявляются в том, что:	1. свет излучается порциями ( квантами света). 2. свет излучается квантовано, но поглощается непрерывно. 3. свет может излучаться как непрерывно, так и квантовано. 4. свет поглощается порциями (квантами света). 5. свет может поглощаться как непрерывно, так и квантовано.
2.6.	Волновые свойства электромагнитных волн можно обнаружить в опытах по:	1. интерференции света. 2. фотоэффекту. 3. преломлению света. 4. дифракции света.
2.7.	Положения соответствующие квантовой механике:	1. квантовая механика является статистической теорией. 2. все характеристики микрочастиц могут быть измерены одновременно строго и однозначно. 3. квантовая механика – динамической теорией. 4. квантовая механика описывает микромир на основе теории вероятности.
2.8.	Утверждения, которые следует из соотношения неопределенностей:	1. очень точное определение координаты частицы приводит к менее точному измерению ее импульса. 2. точность измерения энергии микрочастицы не зависит от длительности измерения. 3. можно одновременно определить и координату, и импульс с высокой точностью. 4. более точное измерение энергии требует более длительного времени.
2.9.	Верное высказывание, характеризующее физический смысл соотношения неопределенностей:	1. невозможно одновременно одинаково точно определить две дополняющие друг друга характеристики. 2. физическая реальность микромира не зависит от прибора, с помощью которого ведется исследование. 3. две дополняющие друг друга характеристики объекта могут быть определены одновременно с высокой точностью. 4. любые характеристики микрообъекта могут быть определены одновременно с высокой точностью.
2.10	Утверждения, демонстрирующее универсальность принципа дополнительности и соответствующее его сути:	1. механика Ньютона и релятивистская механика соотносятся друг с другом по принципу дополнительности. 2. соотношение между хаосом и порядком в процессе самоорганизации материи является одним из примеров действия принципа дополнительности. 3. порядок и хаос – две взаимодополняющие сущности связаны друг с другом. 4. классическая механика является приближением общей теории относительности в слабых полях гравитации и при низких скоростях движения.
4. Бинарные тесты (Оцените правомерность предлагаемых утверждений словами «верно/неверно»)
4.1.	Квантовая механика исследует микромир.
4.2.	Квант – это неделимая порция энергии.
4.3.	Элементарные частицы обладают только корпускулярными свойствами.
4.4.	Элементарные частицы обладают корпускулярными и волновыми свойствами.
4.5.	Модель атома Н. Бора противоречила классической физики.
6. Тесты дополнения (Впишите на месте прочерка пропущенные слова)
6.1.	Волновая функция описывает состояние системы в ___механике.
6.2.	Масса квантов света равна ___.
6.3.	Микрочастицам присущи как корпускулярные, так и ___ свойства.
6.4.	Фотоны - это кванты ___ поля.
6.5.	В квантовой механике при описании микрочастиц используют понятие о ___ дуализме.
II. Практическое занятие (2 часа)
1.	Заслушивание докладов.
2.	Разбор определений основных понятий.
3.	Опрос студентов по заданиям практикума.
Темы докладов
1.	Фундаментальные открытия в области физики конца XIX – начала ХХ вв.
2.	Рождение и развитие представления о квантах.
3.	Теория атома Н. Бора.
4.	Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике.
5.	Вероятностное понимание микромира.