История квантовой физики.

Интеллектуальная игра в 11 классе на уроке физики.

Глава «Квантовая физика»

Учитель физики: Шмонова Татьяна Михайловна

г. Саров, Нижегородская область

Лицей №3

Даже случайные свидетели профессионального

разговора физиков могут заметить, что разговор

пестрит словами, оканчивающимися на «ОН»

1 тур. Откуда взялся «ОН»

1.Какая заряженная частица является носителем электрического заряда?

(Протон, электрон, нейтрон, фотон, фонон, магнон)

2.Кто первым предложил название и постулировал о существовании «определенного количества электричества», которое удобно назвать электроном?

(Георг Джонстон Стони, Томсон, Эрнест Резерфорд, Дж. Чедвик)

3.Кто предсказал существование и назвал, и кто открыл нейтрон?

(Эйнштейн-Резерфорд, Эйнштейн-Чедвик, Резерфорд- Чедвик)

4.Как назвал Эрнест Резерфорд на собрании Британской ассоциации в 1920 году протоны?

(…состоящие из водородных ядер, …входящие в состав нуклонов, … состоящие из кварков)

5.Кем введен термин «фотон»?

(Эйнштейн, Льюис, Резерфорд, Томсон, Стони)

6.Какая частица означает «первый»?

(электрон, фотон, протон, нейтрон)

7.Что такое фонон?

(квант электромагнитных волн, частица электромагнитного поля, квант энергии звуковых волн в кристалле, квант энергии пучка света в кристалле)

8.Кто дал ему (фонону) такое название?

(Я.И.Френкель, А. Эйнштейн, И.Е.Тамм, Э. Резерфорд)

2 тур. Эрудит

1.Кто больше всех перечислит название элементарных частиц или состояние частиц, взаимодействующих с другими частицами или излучением, оканчивающиеся на «он»?

(мезон, гиперон, экситон, фотон, полярон, магнон, плазмон, вакансион, электрон, мю-мезон, …)

3 тур. Микроистории. Кто ОН?

1. Однажды коллега-физик зашел в кабинет к НЕМУ и к своему удивлению увидел подкову, прибитую к двери: «Профессор, неужели Вы верите в это?»

«Нет, конечно, -спокойно отвечал ОН, - но говорят, подкова помогает и тем, кто в нее не верит…»

(В.Вайскопф, Нильс Бор, Антуан Анри Беккерель, Д.И.Менделеев)

2. Великий Лаплас присутствовал на заседании Парижской Академии наук 18 сентября 1820 года, когда ОН впервые продемонстрировал электродинамическое взаимодействие токов – при пропускании тока по двум проводникам они взаимно смещались. Рассказывают, что после окончания лекции, когда полная впечатлений публика уже расходилась, Лаплас остановился в дверях, дожидаясь Даниэля Колладона, ассистировавшего ЕМУ. Когда тот приблизился, Лаплас, отличавшийся малоприятном характером и подозрительностью, хлопнул Колладона по плечу и, пристально смотря ему в глаза, сказал: «А теперь, молодой человек, признайтесь! Ведь это вы подталкивали провод.»

(Ампер, Лоренц, Льоцци, Франк)

3.Это происходило в конце 20-х годов в Ленинграде. Киностудии вместе с группой физиков было поручено сделать научно-популярный фильм о физике. В группе физиков был и ОН, тогда еще – молодой сотрудник Физико-технического рентгеновского института.

По сценарию надо было отснять опыт с отталкиванием одноименных зарядов. На репетиции взяли целлулоидный шарик, поднесли к нему наэлектризованную эбонитовую палочку-шарик исправно оттолкнулся. После этого приступили к съемке. Мотор, камера… подносят палочку к шарику-никакого эффекта.

Тогда сценарий немного изменили. Лаборантка держала шарик на ниточке, подносила к нему палочку, а рядом стоял ОН и незаметно подталкивал шарик. Съемка прошла блестяще.

Самое интересное, когда готовый фильм показали специалистам-физикам, предупредив их, что половина опытов-поддельные, они все назвали поддельными как раз настоящие опыты. В подделанных опытах все было «как надо», и они сомнений не вызывали.

(В.П.Демков, И.К.Кикоин, А.В.Перышкин, А.А.Пинский, О.Ф.Кабардин)

Дополнительный вопрос.

Почему же не получился такой простой «настоящий» опыт?

(Дело в том, что в те годы для освещения при съемке применялись мощные дуговые лампы, испускающие ультрафиолетовые лучи, которые, ионизируя воздух, делают его проводящим ток. Понятно, что как только были включены лампы, заряды с шарика и палочки быстро стекли через проводящий воздух.)

1. тур.

ОН предложил… наблюдал…назвал…обнаружил…подтвердил…

1. Кто предложил протонно-нейтронную модель ядра?

(1932 год. Советский физик Д.Д.Иваненко и немецкий ученый Вернер Гейзенберг)

2.Кто наблюдал в камере Вильсона треки ядер азота, испытавших столкновения с бериллиевым излучением? Какая частица была открыта?

(Дж.Чедвик. Нейтрон.)

3.Как называется эффект, в котором электромагнитные волны, в особенности короткие (например, рентгеновские лучи) способны проявлять себя подобно пучку неких корпускул?

(Комптона, 1923)

4.Кто обнаружил на фотопленке, служащей экраном, характерные для волн дифракционные кольца?

(К.Дэвиссон и Л.Джермер, Г.Томсон, П.С.Тартаковский-1927 год; В.А.Фабрикан-1949 год)

5.Какой эксперимент подтвердил гипотезу де-Бройля: дуализм на все микрообъекты, т.е. с каждым из них связывать, с одной стороны, корпускулярные характеристики (энергию и импульс), а с другой стороны, волновые (частота, длина)?

(дифракция электронов, спектр бегущего в кристалле возбуждения)

6.Кто в статье «О превращении света в тепло в твердых телах» (1931 год) впервые употребил термин «экситон»?

(Я.И. Френкель, Р.Пайерс, Н.Мотт, Д.Слетер, Д.Теллер, Д.Франк)

7.Физики условились экситоны, которым соответствует слабое возбуждение атома, называть экситонами Френкеля, а экситоны при больших возбуждениях- экситонами …, развивших идеи Якова Ильича.

(Слетера и Шокли, Ванье и Теллера, Мотта и Пайерлса, Ванье и Мотта)

1. тур. Кому принадлежат слова?

1.В оптике в течение столетия слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению с волновым. Не делалась ли в теории материи обратная ошибка? Не думали ли мы слишком много о картине «частиц и не пренебрегали ли чрезмерно картиной «волн»?

(В.В.Шулейкин, К.Дэвиссон, В.А.Фабрикант, Луи де-Бройль)

2.Мы очень просто и легко употребляем слово «электрон». Но мы не в состоянии дать никакого определенного образа электрона и не можем сказать, что, собственно, мы понимаем под этим словом. Мы пользуемся различными образами, но мы знаем, что ни одно из этих описаний не является точным.

(Д.Д.Иваненко, В. Гейзенберг, К.Андерсон)

3…у атомных объектов в одних условиях выступают на передний план волновые свойства, а в других-корпускулярные свойства; возможны и такие условия, когда те и другие свойства выступают хотя и не резко, но одновременно. Можно сказать, что для атомного объекта существует потенциальная возможность проявлять себя в зависимости от внешних условий либо как частица, либо как волна, либо промежуточным образом. Именно в этой потенциальной возможности различных проявлений свойств, присущих микрообъекту, и состоит дуализм волна-частица.

(Советский академик В.А.Фок, французский физик Луи де-Бройль, А.Ф.Иоффе)

4.Я никогда не забуду, как несколько молодых физиков-экспериментаторов физтеха, в числе которых был и я, решили проверить на опыте, существуют ли в действительности экситоны Френкеля. После серии опытов, давших положительные результаты, я как-то встретил в коридоре института Якова Ильича. Я сказал ему: «Мы обнаружили новые явления. Кажется, ваш экситон можно считать экспериментально доказанным». Френкель выразительно взмахнул руками: «Что вы говорите! Это поразительно! Приду к вам в лабораторию. Сейчас не могу. Спешу на лекцию в Политехнический».

(И.В.Курчатов, Д.В.Скобельцын, Е.Ф.Гросс)

Дополнительно.

«Он не смог уже прийти, -добавил Е.Ф.Гросс, -скоро Я.И.Фрнкель умер. Я шел и думал о том, как радовался бы ОН, придя к нам в лабораторию и слушая объяснения опытов, подтвердивших существование его экситонов».