Б) Принцип відповідності

Для усунення труднощі, що виникла при використанні класичної фізики для обгрунтування стійкості атомів (згадаємо, що втрата енергії електроном приводить до його падіння на ядро), Бор припустив, що атом у стаціонарному стані не випромінює. Це означало, що електромагнітна теорія випромінювання для опису електронів, що рухаються по орбітах стабільним, не годиться. Але квантова концепція атома, відмовившись від електромагнітної концепції, не могла пояснити властивості випромінювання. Виникла задача: спробувати встановити певну відповідність між квантовими явищами і рівняннями електродинаміки з метою зрозуміти, чому класична електромагнітна теорія дає вірний опис явищ великого масштабу. У класичній теорії рухомий в атомі електрон випромінює безперервно і одночасно світло різних частот. У квантовій ж теорії електрон, що знаходиться всередині атома на стаціонарній орбіті, навпаки, не випромінює - випромінювання кванта відбувається лише в момент переходу з однієї орбіти на іншу, тобто випромінювання спектральних ліній певного елемента є дискретним процесом. Таким чином, у наявності два абсолютно різних уявлення. Чи можна їх привести у відповідність і якщо так, то в якій формі?

Очевидно, що відповідність з класичною картиною можлива лише при одночасному випущенні всіх спектральних ліній. У той же час очевидно, що з квантової позиції випромінювання кожного кванта є актом індивідуальним, а тому для отримання одночасного випускання всіх спектральних ліній необхідно розглядати цілий великий ансамбль атомів однакової природи, в якому здійснюються різні індивідуальні переходи, що призводять до випускання різних спектральних ліній конкретного елемента. У цьому випадку поняття інтенсивності різних ліній спектра необхідно представляти статистично. Для визначення інтенсивності індивідуального випромінювання кванта необхідно розглядати ансамбль великої кількості однакових атомів. Електромагнітна теорія дозволяє дати опис макроскопічних явищ, а квантова теорія тих явищ, в яких важливу роль відіграють безліч квантів. Тому цілком ймовірно, що результати, отримані квантової теорії, будуть прагнути до класичних в області множини квантів. Узгодження класичної та квантової теорій і слід шукати в цій області. Для обчислення класичних і квантових частот необхідно з'ясувати, чи збігаються ці частоти для стаціонарних станів, які відповідають більшим квантовим числам. Бор висунув припущення про те, що для наближеного обчислення реальної інтенсивності і поляризації можна використовувати класичні оцінки інтенсивностей і поляризацій, екстраполюючи на область малих квантових чисел ту відповідність, яка була встановлена для великих квантових чисел. Даний принцип відповідності знайшов підтвердження: фізичні результати квантової теорії при великих квантових числах повинні збігатися з результатами класичної механіки, а релятивістська механіка при малих швидкостях переходить у класичну механіку. Узагальнена формулювання принципу відповідності може бути виражена як твердження, згідно з яким нова теорія, яка претендує на більш широку область застосування в порівнянні зі старою, повинна включати в себе останню як окремий випадок. Використання принципу відповідності і надання йому більш точної форми сприяли створенню квантової та хвильової механіки.

До кінця першої половини XX століття в дослідженнях природи світла склалися дві концепції - хвильова і корпускулярна, які залишилися не в змозі подолати розрив, що розділяє їх. Виникла нагальна потреба створити нову концепцію, в якій квантові ідеї повинні лягти в її основу, а не виступати в ролі такого собі "доважку". Реалізація цієї потреби була здійснена створенням хвильової механіки і квантової механіки, які по суті склали єдину нову квантову теорію - відмінність полягала у використовуваних математичних мов. Квантова теорія як нерелятивистская теорія руху мікрочастинок з'явилася найглибшою і широкої фізичної концепцією, що пояснює властивості макроскопічних тел. У якості її основи були покладені ідея квантування Планка-Ейнштейна-Бора і гіпотеза про хвилі матерії де Бройля.

Поиск по сайту: