В физике , квант (множественное число квантов ) минимальная сумма любого физического лица ( физические свойства ) , участвующем в взаимодействии . Фундаментальное представление о том, что физическое свойство может быть «квантовано», называется «гипотезой квантования ». [1] Это означает, что величина физического свойства может принимать только дискретные значения, состоящие из целых кратных одного кванта.
Например, фотон - это отдельный квант света (или любой другой формы электромагнитного излучения ). Точно так же квантуется энергия электрона, связанного внутри атома, и может существовать только в определенных дискретных значениях. (Атомы и материя в целом стабильны, потому что электроны могут существовать только на дискретных энергетических уровнях внутри атома.) Квантование - одна из основ гораздо более широкой физики квантовой механики . Квантование энергии и его влияние на взаимодействие энергии и материи ( квантовая электродинамика ) является частью фундаментальной основы для понимания и описания природы.
Этимология и открытие [ править ]
Слово квант является средним числом в единственном числе латинского вопросительного прилагательного « квант» , означающего «сколько». «Кванты», то стерилизовать множественного числа, сокращение от «квантов электричества» (электронов), был использован в 1902 г. статье на фотоэффекта по Ленард , который зачислена Герман фон Гельмгольц за использование слова в области электричества. Тем не менее, слово квант в целом было хорошо известно до 1900 г. [2], например, квант использовался в книге Е. А. По « Потеря дыхания» . Его часто использовали врачи , например, в терминах квантового удовлетворения.. И Гельмгольц, и Юлиус фон Майер были не только физиками, но и врачами. Гельмгольц использовал квант применительно к теплу в своей статье [3] о работе Майера, а слово квант можно найти в формулировке первого закона термодинамики Майером в его письме [4] от 24 июля 1841 года.
В 1901 году Макс Планк использовал кванты для обозначения «квантов материи и электричества» [5], газа и тепла. [6] В 1905 году в ответ на работу Планка и экспериментальную работу Ленарда (который объяснил свои результаты термином « кванты электричества» ) Альберт Эйнштейн предположил, что излучение существует в пространственно локализованных пакетах, которые он назвал «квантами света» ( «Лихткуанта»). [7]
Концепция квантования излучения была открыта в 1900 году Максом Планком , который пытался понять излучение нагретых объектов, известное как излучение черного тела . Предполагая, что энергия может поглощаться или высвобождаться только в крошечных дифференцированных дискретных пакетах (которые он назвал «пучками» или «элементами энергии») [8], Планк учел некоторые объекты, меняющие цвет при нагревании. [9] На 14 декабря 1900 г. Планк доложил свои выводы к Немецкому физическому обществу , и выдвинул идею квантования в первый раз , как часть его исследования излучения черного тела. [10]В результате своих экспериментов Планк вывел численное значение h , известное как постоянная Планка , и сообщил более точные значения для единицы электрического заряда и числа Авогадро-Лошмидта , числа реальных молекул в моль , к Немецкое физическое общество. После того, как его теория была подтверждена, Планк был удостоен Нобелевской премии по физике за свое открытие в 1918 году.
Квантование [ править ]
Хотя квантование было впервые обнаружено в электромагнитном излучении, оно описывает фундаментальный аспект энергии, а не только фотоны. [11] Пытаясь привести теорию в соответствие с экспериментом, Макс Планк постулировал, что электромагнитная энергия поглощается или излучается дискретными пакетами или квантами. [12]
См. Также [ править ]
- Элементарная частица
- Гравитон
- Введение в квантовую механику
- Квант магнитного потока
- Фотон
- Поляризация фотона
- Квантование (физика)
- Квантовые клеточные автоматы
- Квантовый канал
- Квантовое познание
- Квантовая когерентность
- Квантовая хромодинамика
- Квантовый компьютер
- Квантовая криптография
- Квантовая точка
- Квантовая электродинамика
- Квантовая электроника
- Квантовая запутанность
- Квантовая фантастика
- Квантовая теория поля
- Квантовое бессмертие
- Квантовая литография
- Квантовая механика
- Квантовый разум
- Квантовый мистицизм
- Квантовое число
- Квантовая оптика
- Квантовый датчик
- Квантовое состояние
- Субатомная частица
- Квантовая телепортация
Ссылки [ править ]
- ^ Винер, Н. (1966). Дифференциальное пространство, квантовые системы и предсказание . Кембридж: Издательство Массачусетского технологического института
- ^ Э. Кобэм Брюэр 1810–1897. Словарь фраз и басен. 1898 г.
- ^ Е. Гельмгольц, Роберт Майер Priorität архивация 2015-09-29 в Wayback Machine (на немецком языке )
- Перейти ↑ Herrmann, Armin (1991). "Heimatseite von Robert J. Mayer" (на немецком языке). Weltreich der Physik, GNT-Verlag. Архивировано 9 февраля 1998 года.CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
- ^ Планк, М. (1901). "Ueber die Elementarquanta der Materie und der Elektricität" (PDF) . Annalen der Physik (на немецком языке). 309 (3): 564–566. Bibcode : 1901AnP ... 309..564P . DOI : 10.1002 / andp.19013090311 .
- ^ Планк, Макс (1883). "Ueber das thermodynamische Gleichgewicht von Gasgemengen" . Annalen der Physik (на немецком языке). 255 (6): 358–378. Bibcode : 1883AnP ... 255..358P . DOI : 10.1002 / andp.18832550612 .
- ^ Эйнштейн, А. (1905). "Uber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt" (PDF) . Annalen der Physik (на немецком языке). 17 (6): 132–148. Bibcode : 1905AnP ... 322..132E . DOI : 10.1002 / andp.19053220607 . . Частичный перевод на английский доступен в Википедии .
- ^ Макс Планк (1901). "Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum (О законе распределения энергии в нормальном спектре)" . Annalen der Physik . 309 (3): 553. Bibcode : 1901AnP ... 309..553P . DOI : 10.1002 / andp.19013090310 . Архивировано из оригинала на 2008-04-18.
- ^ Браун Т., LeMay, H., Bursten, B. (2008). Химия: The Central Science Upper Saddle River, NJ: Pearson Education ISBN 0-13-600617-5
- ^ Кляйн, Мартин Дж. (1961). «Макс Планк и истоки квантовой теории». Архив истории точных наук . 1 (5): 459–479. DOI : 10.1007 / BF00327765 .
- ↑ Мелвилл, К. (11 февраля 2005 г.). Продемонстрированные квантовые эффекты в реальном мире
- ^ Современные Applied Physics-Tippens третьего издания; Макгроу-Хилл.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Б. Хоффманн, Странная история кванта , Пеликан, 1963.
- Лукреций , О природе Вселенной , пер. с латинского RE Latham , Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951.
- Дж. Мера и Х. Рехенберг, Историческое развитие квантовой теории , Том 1, часть 1, Springer-Verlag New York Inc., Нью-Йорк, 1982.
- Планк М. Обзор физической теории . Р. Джонса и Д.Х. Уильямса, Methuen & Co., Ltd., Лондон, 1925 г. (Дуврские издания 1960 и 1993 гг.), включая Нобелевскую лекцию.
- Родни, Брукс (2011) Цветные поля: теория, ускользнувшая от Эйнштейна . Allegra Print & Imaging.
- Вольфрам, Стивен (2002). Новый вид науки . Wolfram Media, Inc., стр. 537-545 . ISBN 1-57955-008-8.
