Dispersione della luce. Il disco dei colori di Newton

c) leggere un libro di testo a casa -4%;

d) insegnante che racconta nuovo materiale -17%;

e) esecuzione di esperimenti in modo indipendente - 36%;

e) la risposta al consiglio è del 3%.

Quali compiti preferisci fare?

a) leggere un libro di testo -22%;

b) risolvere problemi dal libro di testo -20%;

c) osservazione di fenomeni fisici -40%;

d) elaborazione dei compiti -75;

e) produzione di apparecchi semplici, modelli -8%;

e) risolvere problemi difficili -3%.

A quale lezione sei interessato?

a) sul test - 3%;

b) nel lavoro di laboratorio -60%;

c) in una lezione di problem solving -8%;

d) in una lezione di apprendimento di nuovi materiali -29%;

e) non so -7%.

L’analisi delle risposte ha mostrato che l’interesse degli studenti per l’esperimento era chiaramente registrato. E questo non sorprende, poiché una caratteristica della fisica è la sua natura sperimentale. Pertanto, insieme ai consueti compiti a casa - studiare il testo di un libro di testo, apprendere regole, leggi, risolvere problemi ed esercizi - è necessario che gli studenti completino compiti di natura pratica: osservare fenomeni in natura, eseguire esperimenti qualitativi, misurazioni.

Nei libri di testo "Fisica-7", "Fisica-8" (autori A.V. Peryshkin, N.A. Rodina), dopo aver studiato i singoli argomenti, agli studenti vengono offerti compiti sperimentali per le osservazioni che possono essere eseguite a casa, spiegare i loro risultati e comporre un breve rapporto sul lavoro...

L'implementazione sistematica del lavoro sperimentale di laboratorio da parte degli studenti contribuisce a una percezione più consapevole e specifica del materiale studiato in classe, aumenta l'interesse per la fisica, sviluppa la curiosità e infonde preziose abilità pratiche. Questi compiti sono un mezzo efficace per aumentare l’indipendenza e l’iniziativa degli studenti, il che ha un effetto benefico su tutte le loro attività educative”.

Dall'articolo di I.V. Litovko è chiaro che molti studenti, quando studiano fisica, amano osservare gli esperimenti, e molti non sono contrari a fare alcuni esperimenti a casa come compiti a casa. Quali altri vantaggi hanno gli esperimenti domestici rispetto agli esperimenti e ai laboratori condotti in classe? Come già accennato, si tratta di un limite temporale meno rigido. Inoltre, i bambini a casa si sentono più a loro agio che nelle lezioni di laboratorio a scuola, dove molti bambini possono essere stressati, il che può influire negativamente sulla produttività del lavoro. Quando completano un compito a casa, gli scolari lo completano in modo completamente indipendente e si impegnano in attività creative, che hanno un effetto benefico sul loro sviluppo. È stato detto molto sul fatto che è utile per gli insegnanti utilizzare esperimenti domestici nel processo di insegnamento agli scolari. Ora vediamo quali sono queste esperienze e come un insegnante può lavorare con esse.

Requisiti per gli esperimenti domestici. Prima di tutto, questa è, ovviamente, la sicurezza. Poiché l'esperimento viene eseguito dallo studente a casa in modo indipendente, senza la supervisione diretta dell'insegnante, l'esperimento non deve contenere sostanze chimiche o oggetti che rappresentino una minaccia per la salute del bambino e del suo ambiente domestico. L'esperimento non dovrebbe richiedere alcun costo materiale significativo da parte dello studente; durante l'esperimento dovrebbero essere utilizzati oggetti e sostanze che si trovano in quasi tutte le case: piatti, barattoli, bottiglie, acqua, sale e così via. Un esperimento eseguito a casa dagli scolari dovrebbe essere semplice nell'esecuzione e nell'attrezzatura, ma, allo stesso tempo, essere prezioso nello studio e nella comprensione della fisica durante l'infanzia ed essere interessante nei contenuti. Poiché l'insegnante non ha la possibilità di controllare direttamente l'esperimento eseguito dagli studenti a casa, i risultati dell'esperimento devono essere formalizzati di conseguenza (approssimativamente come si fa quando si esegue un lavoro di laboratorio in prima linea). I risultati dell'esperimento condotto dagli studenti a casa dovrebbero essere discussi e analizzati in classe. Il lavoro degli studenti non dovrebbe essere una cieca imitazione di modelli consolidati; dovrebbe contenere la più ampia manifestazione della propria iniziativa, creatività e ricerca di qualcosa di nuovo. Sulla base di quanto sopra, formuleremo brevemente i requisiti per le attività sperimentali domestiche: requisiti :

Sicurezza durante lo svolgimento;

Costi materiali minimi;

Facilità di implementazione;

Avere valore nello studio e nella comprensione della fisica;

Facilità di controllo successivo da parte dell'insegnante;

La presenza di colorazione creativa.

Gli esperimenti offerti dall'insegnante agli scolari per una condotta indipendente a casa devono soddisfare questi requisiti. Successivamente, considereremo come un insegnante può utilizzare esperimenti e osservazioni fatti in casa nel processo di insegnamento della fisica agli scolari.

Metodi di lavoro dell'insegnante con compiti a casa sperimentali. Poiché uno dei requisiti per gli esperimenti domestici è la semplicità di implementazione, è consigliabile utilizzarli nella fase iniziale dell'insegnamento della fisica, quando la naturale curiosità dei bambini non si è ancora estinta. Inoltre, difficilmente sarà possibile ideare esperimenti da condurre a casa su argomenti come, ad esempio: la maggior parte degli argomenti “Elettrodinamica” (ad eccezione dell’elettrostatica e dei circuiti elettrici semplici), “Fisica atomica”, "Fisica quantistica".

L'esperimento a casa può essere assegnato dopo aver completato l'argomento in classe. Allora gli studenti vedranno con i propri occhi e si convinceranno della validità della legge o del fenomeno studiato teoricamente. Allo stesso tempo, la conoscenza ottenuta teoricamente e testata nella pratica sarà saldamente radicata nella loro coscienza.

O viceversa, puoi impostare un compito a casa e, dopo averlo completato, spiegare il fenomeno. Pertanto, è possibile creare una situazione problematica per gli studenti e passare all'apprendimento basato sui problemi, che suscita involontariamente l'interesse cognitivo degli studenti per il materiale studiato, garantisce l'attività cognitiva degli studenti durante l'apprendimento e porta allo sviluppo di pensiero creativo degli studenti. In questo caso, anche se gli scolari non riescono a spiegare da soli il fenomeno vissuto a casa, ascolteranno con interesse la storia dell'insegnante.

Lavori estivi e osservazioni. Durante il periodo estivo possono essere affidati agli studenti anche compiti pratici di fisica per utilizzare il ricco laboratorio - natura e vari oggetti tecnici che non sono a portata di mano durante le lezioni a scuola. Un insegnante che assegna un compito estivo non dovrebbe disdegnare la sua semplicità e semplicità. I compiti assegnati agli studenti durante le vacanze dovrebbero essere brevi e semplici.

Se uno studente che vive in una casa di campagna o in un villaggio, andando al pozzo del villaggio per prendere l'acqua, presta attenzione (come indicato dall'insegnante) alla costruzione del cancello o alla costruzione della gru del pozzo, e confronta anche il diametro della albero con il diametro della ruota o la “lunghezza dei bracci” della gru, allora il completamento è già avvenuto. Questo semplice compito sarà vantaggioso. Questo studente, quando elabora o ripete l'argomento "Meccanismi semplici", percepirà (o riprodurrà) il materiale in modo molto più cosciente di uno studente che non ha mai visto o prestato attenzione a tali meccanismi.

Agli studenti che nuoteranno e andranno in barca potranno essere offerti compiti particolarmente vari. Senza percepire l’atmosfera della lezione, questi studenti ricorderanno con particolare interesse i compiti dell’insegnante e saranno molto disponibili ad osservare vari fenomeni ed eseguire semplici esperimenti. Guarderanno in un modo nuovo la superficie a specchio di uno stagno o di un lago, in cui si riflettono la sponda opposta e le nuvole, vedendo in questi fenomeni l'azione delle leggi di riflessione e rifrazione. E quanto semplici e vari sono gli esperimenti sulla formazione e propagazione delle onde da un sasso gettato nell'acqua! Quante volte uno studente può ripetere questi esperimenti mentre si trova sul ponte dello stagno? Puoi anche invitare gli studenti ad osservare il galleggiamento dei corpi, la “perdita di peso” secondo la legge di Archimede, la diminuzione della temperatura del proprio corpo quando si lascia l'acqua all'esterno al vento (calore di vaporizzazione e intensità di evaporazione) . Quando si naviga su una barca, gli studenti dovrebbero prestare attenzione alla manifestazione dell'inerzia quando una barca a vela veloce si schianta contro la riva per l'accelerazione e alla manifestazione della terza legge di Newton quando si salta da una barca alla riva o semplicemente in acqua. O un altro esempio. Qui gli studenti stanno attraversando il fiume su una barca. Sembra un fatto da poco. Tuttavia anche qui potete attirare la loro attenzione sulla somma dei movimenti e sottolineare la regola del parallelogramma.

Il compito dell’insegnante nell’organizzare il lavoro estivo e le osservazioni è principalmente quello di suggerire un’idea, guidare e dare un suggerimento. A tutto il resto aggiungerà la visione degli studenti e la loro inesauribile curiosità.

Se un insegnante ha incaricato gli studenti di svolgere un esperimento o un'osservazione a casa, non è affatto necessario che tutti gli studenti (come con qualsiasi compito a casa) completino questo compito. Con qualsiasi compito a casa, ci sono studenti che hanno completato i compiti e che non riescono a completarli per qualsiasi motivo. Tuttavia, è prevedibile che saranno più gli studenti che vorranno condurre l'esperimento a casa da soli rispetto a quelli che vorranno leggere il libro di testo. Come punire i compiti non finiti e quanto fortemente richiedere il completamento dell'esperienza dipende dal singolo insegnante. Una discussione del meccanismo di punteggio va oltre lo scopo di questo lavoro, quindi non ci soffermeremo qui. Ciò che è chiaro è che fare l’esperimento a casa dovrebbe essere incoraggiato dall’insegnante. Questo potrebbe significare dare buoni voti, dare l'esempio a chi non ha completato, anche in questo caso tutto dipende dall'insegnante specifico, dalla sua natura di lavoro con ogni singola classe.

Controllo dello stato di avanzamento dei lavori. Durante lo svolgimento del lavoro, sarebbe molto utile se gli studenti registrassero le loro osservazioni sotto forma di una relazione scritta sul lavoro svolto (brevemente: cosa hanno fatto, cosa hanno visto, tentano di spiegare cosa hanno visto). Ciò darà all'insegnante l'opportunità di verificare l'implementazione e valutare in modo più accurato ogni studente. Durante la verifica di un esperimento assegnato per i compiti, l'insegnante deve necessariamente discutere in classe con tutti gli studenti i fondamenti teorici del fenomeno osservato. Innanzitutto, l'insegnante dovrebbe ascoltare gli studenti mentre spiegano ciò che hanno visto. Successivamente, dovresti annotare i pensieri corretti degli studenti che danno la spiegazione corretta (o quasi corretta). In conclusione, l'insegnante dovrebbe ricordare brevemente agli studenti l'esperienza e spiegare chiaramente agli studenti la spiegazione del fenomeno che si verifica durante l'esperimento, annotare le idee sbagliate degli studenti (se presenti nelle loro risposte), indicare dove altro si può nella pratica incontrare manifestazioni di un fenomeno simile. Dopo che gli studenti hanno condotto autonomamente l'esperimento e discusso ciò che hanno visto da un punto di vista scientifico con la partecipazione dell'insegnante, gli studenti dovrebbero avere un quadro abbastanza completo del fenomeno studiato. Questa idea (e l’insegnante deve fare ogni sforzo affinché si formi correttamente) rimarrà a lungo nella memoria degli studenti. Questo è più o meno come, secondo l’autore, dovrebbe essere il controllo del completamento di un esperimento assegnato a casa. Tale controllo non richiederà più tempo dalla lezione rispetto al controllo di qualsiasi altro compito a casa e, allo stesso tempo, sarà di notevole beneficio per la formazione di idee corrette sul mondo che circonda gli studenti.

In un articolo pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura, riporta la realizzazione sperimentale di un curioso stato quantistico descritto dai teorici un anno fa e soprannominato lo Stregatto quantistico. Il ruolo del "gatto del Cheshire" è stato svolto dal neutrone, e il ruolo del sorriso è stato svolto dallo spin del neutrone. Le misurazioni effettuate dipingono un quadro paradossale a prima vista: il neutrone all'interno del dispositivo si muoveva lungo una traiettoria e la rotazione del neutrone - senza il neutrone stesso! - dall'altra. Tuttavia, il lampante paradosso di questa situazione scompare se leggi attentamente cosa sta succedendo esattamente in questo esperimento.

Il paradosso della meccanica quantistica

Le storie della scienza popolare sugli effetti quantistici spesso soffrono di eccessivo sensazionalismo, enfatizzato dal paradosso. Spesso questo paradosso artificialmente gonfiato è rafforzato dall'affermazione di Richard Feynman secondo cui nessuno capisce veramente la meccanica quantistica. Questa citazione rafforza specificamente l'impressione che i fisici stessi non comprendano ciò che ottengono nei loro esperimenti quantistici. Questo ovviamente non è vero. Le leggi del mondo quantistico sono molto insolite dal punto di vista dell'intuizione quotidiana, non c'è scampo da questo. Ma questo non significa affatto che nel mondo quantistico si realizzino delle stranezze, per quanto selvagge e contrarie alla logica delle cose possano sembrare. Le leggi quantistiche sono matematicamente autocoerenti e, se le usi, i vari "paradossi quantistici" sono paradossi dal punto di vista quotidiano! - si stanno completamente sgretolando.

L'altro giorno su una rivista Comunicazioni sulla naturaè stato pubblicato con il titolo impressionante: “ Osservazione di uno Stregatto quantistico in un esperimento interferometrico sulle onde di materia" Questo articolo riporta l’implementazione di un esperimento proposto un anno fa che dimostra le proprietà insolite delle particelle quantistiche (il termine “gatto del Cheshire quantistico” deriva da quell’articolo del 2013).

Il termine accattivante ha assicurato la copertura del nuovo articolo in numerosi media. Alcuni di loro hanno addirittura tentato onestamente di raccontare l'essenza del fenomeno. In breve, in un esperimento con i neutroni, i fisici sono riusciti a separare alcune proprietà del neutrone dalla sua essenza materiale. Tutto si è rivelato come se il neutrone si muovesse nell'installazione lungo un percorso e le sue caratteristiche fossero completamente diverse, lungo il percorso su cui la particella stessa non si trovava. Ciò, ovviamente, suona paradossale e solleva immediatamente la domanda “come può essere?” Tuttavia, a questa domanda naturale, la stragrande maggioranza degli appunti ha offerto silenziosamente una risposta che non spiegava nulla: “Sì, tali miracoli accadono nel mondo quantistico”.

Lo scopo di questa nota non è tanto quello di parlare dei dettagli del lavoro sperimentale, ma di separare la reale essenza del fenomeno dal paradosso artificialmente gonfiato. Per capirlo non è necessario essere esperti o “fare” la meccanica quantistica all’università; qui dovrebbe essere sufficiente una conoscenza superficiale dei materiali scientifici divulgativi e un po' di logica.

Due fatti quantistici fondamentali

Partiamo da due fatti fondamentali. Innanzitutto, una particella quantistica può trovarsi in posti diversi contemporaneamente. Ciò viene solitamente spiegato con l'esempio dell'interferenza di un elettrone, che vola contemporaneamente attraverso due fenditure e forma una figura di interferenza sullo schermo (vedi, ad esempio, il capitolo corrispondente delle Feynman Lectures on Physics). Lo illustreremo con un dispositivo utilizzato proprio nell'articolo in discussione: l'interferometro di Mach-Zehnder (Fig. 2).

Una particella (fotone, elettrone, neutrone, ecc.) vola nel dispositivo, viene divisa da uno specchio traslucido all'ingresso in due "persone", che poi volano lungo due percorsi diversi e alla fine si riuniscono nel dispositivo ricevente. Sottolineiamo: non solo un fascio di elettroni o un raggio di luce è diviso a metà, ma ogni elettrone o fotone percorre due percorsi contemporaneamente. Puoi stare fisicamente nel mezzo e quindi ogni elettrone ti circonderà da entrambi i lati contemporaneamente. Questo è molto insolito, ma è così che funziona il micromondo.

Un esempio è un elettrone che segue due percorsi diversi contemporaneamente sovrapposizioni stati. Secondo le leggi della meccanica quantistica, se un elettrone può esistere nello stato A o nello stato B, allora può esistere anche nello stato A + B, cioè lì e lì contemporaneamente. Questi stati A e B potrebbero essere due percorsi nell'interferometro, o due polarizzazioni del fotone, o combinazioni correlate di essi (nel qual caso queste quantità sono chiamate entangled quantistiche), o qualcos'altro. È anche ampiamente noto il caso estremo di sovrapposizione - il cosiddetto gatto di Schrödinger (da non confondere con lo Stregatto!), che tra l'altro è già stato osservato sperimentalmente - però non materiale, ma multifotone.

In secondo luogo, il processo di misurazione di qualsiasi caratteristica di una particella è descritto nella meccanica quantistica in modo completamente diverso dal semplice movimento quantistico di una particella. L’atto stesso della misurazione “rovina” radicalmente lo stato quantistico. Come risultato della misurazione, non solo il dispositivo di rilevamento cambia, ma lo stesso stato quantico cambia bruscamente e collassa (per la descrizione più semplice, vedere l'articolo Quantum Sutra, e un po' più seriamente, nelle lezioni di Feynman sulla fisica o in il libro Come comprendere la meccanica quantistica).

Come puoi verificarlo usando un interferometro come esempio? Lanciamo un flusso di particelle nell'interferometro iniziale e il sensore alla fine ne conterà il numero. Supponiamo che lo stato iniziale delle particelle sia una sovrapposizione dei percorsi superiore e inferiore. Ora eseguiamo una misurazione: controlliamo se la particella segue il percorso inferiore. Posizioniamo una parete opaca sul percorso superiore e osserviamo le letture del sensore: la frequenza di campionamento è diminuita (Fig. 3). Ogni trigger del sensore indica che è caduta una particella specifica inferiore percorsi, ma non tutte le particelle vengono catturate in questo modo. Allo stesso modo, puoi impostare un esperimento per verificare se una particella segue il percorso superiore; darà un risultato simile.

Tuttavia, l’atto stesso della misurazione, la presenza stessa del muro, ha cambiato lo stato della particella. Dopo la misurazione, la particella ha lasciato lo stato di sovrapposizione e adesso garantita percorre il sentiero inferiore. Sul sentiero superiore in Fig. 3 particelle non ci sono più. E se ora, dopo il primo muro, ne mettessimo un secondo, ma già acceso inferiore percorso, il sensore diventerà silenzioso. Ciò è comprensibile, poiché abbiamo bloccato entrambe le vie per l'elettrone, ma dimostra anche il fatto che dopo la prima misurazione lo stato delle particelle è cambiato radicalmente.

Post-selezione dello stato quantistico

Quindi, se lanciamo una particella in un interferometro, allora, a seconda del suo stato quantistico Ψ, può andare lungo un percorso o nell'altro, o contemporaneamente sia lì che lì con una certa ampiezza di probabilità. Aggiungiamo ora una nuova parte all'interferometro, la cosiddetta post-selezione, o "selezione successiva" di uno stato quantistico. Per fare ciò, installiamo in uscita un sistema complesso che analizza lo stato quantistico della particella in arrivo. Se questo stato coincide esattamente con uno stato del segnale Φ, che può differire dallo stato iniziale Ψ, la particella vola nel rilevatore di segnale (Fig. 4). Se questo stato non è affatto simile ad esso (in linguaggio matematico - ortogonale allo stato del segnale), la particella va da qualche parte di lato e non colpisce il rilevatore.

In un esperimento post-selezione, lanciamo una particella e prendiamo le misure su di essa, ma poi prendiamo in considerazione il risultato solo se il rilevatore di segnale è attivato. In parole semplici, non misuriamo semplicemente le proprietà di una particella, ma consapevolmente lo studiamo in condizioni preconcette, in un campione distorto. Tutte le probabilità ottenute in un simile esperimento non sono assolute, ma condizionali; si tratta di probabilità quando vengono soddisfatte le condizioni post-selezione. E questo ci costringe immediatamente a formulare attentamente le conclusioni di un simile esperimento.

Stregatto Quantico: tentativo 1

Descriviamo ora l'esperimento proposto nell'articolo del 2013, un esperimento che avremmo potuto soprannominare la scoperta di uno Stregatto quantistico, se non fosse stato per la successiva rivelazione. Per chi volesse ripetere i calcoli diciamo che sono tutti semplici e descritti dettagliatamente nell'articolo; possono essere eseguiti da chiunque abbia familiarità con il formalismo matematico della meccanica quantistica.

All'ingresso dell'interferometro viene fornito un fotone che viaggia lungo entrambi i percorsi e ha polarizzazione lineare orizzontale. La postselezione seleziona lo stato fotonico Ψ sotto forma di una speciale sovrapposizione: (percorso superiore e polarizzazione orizzontale) + (percorso inferiore e polarizzazione verticale). Ora in un esperimento del genere effettuiamo due tipi di misurazioni. Nel primo esperimento - si effettua secondo il metodo sopra descritto - controlliamo quale percorso fa il fotone. Il risultato della misurazione è il seguente: si percorre solo il percorso superiore (Fig. 5).

Nel secondo esperimento utilizziamo una piastra speciale per misurare la polarizzazione circolare di un fotone (Fig. 6). Il risultato è che la polarizzazione diversa da zero viene rilevata solo nel percorso inferiore. Conclusione: i fotoni stessi seguono il percorso superiore e la polarizzazione è separata dai fotoni! - sul fondo.

Naturalmente, questo paradosso non è reale ed è svelato dal ragionamento di cui sopra.

In primo luogo, non si dovrebbe presumere che nel braccio inferiore dell'interferometro, dove viene registrata la polarizzazione, non ci siano fotoni. Sono davvero lì. È solo che nel primo tipo di esperimento, la misurazione trasforma questo fotone in uno stato di non segnale. Qualche altro sensore potrebbe registrarli, ma nel nostro esperimento post-selezione scartiamo tali eventi. Ecco come scompare il principale “misticismo”: la polarizzazione non vola da sola, viene trasportata fisicamente dai fotoni, ma abbiamo semplicemente deciso di non tenerne conto.

In secondo luogo, questi due tipi di esperimenti - verificare la presenza di un fotone e misurare la sua polarizzazione - vengono inevitabilmente condotti con diverso fotoni, e non con la stessa cosa. I fotoni in un certo stato volano uno dopo l'altro nell'interferometro. Abbiamo "chiesto" una caratteristica del primo fotone sul percorso inferiore - e da questo è collassato in uno stato di non segnale; abbiamo "chiesto" un'altra caratteristica del secondo fotone - e è collassato in uno stato di segnale. Non c'è niente di strano nel fatto che fotoni diversi collassano in modo diverso a seconda delle misurazioni.

Per essere completamente chiari, è possibile effettuare entrambi i tipi di misure contemporaneamente su ogni specifico fotone passante. In questo caso, i risultati cambieranno (dopo tutto, dopo la prima misurazione, lo stato del fotone cambia bruscamente!), e si presenta un quadro banale: il sensore viene attivato solo quando abbiamo rilevato un fotone su qualche percorso e rilevato la polarizzazione sullo stesso percorso(Fig. 7). Pertanto, una “interrogazione completa” del fotone mostra che la polarizzazione vola esattamente dove vola fisicamente il fotone stesso. Non era rimasta traccia dell’apparente paradosso.

Lo Stregatto Quantico: Tentativo 2

Quindi, il primo tentativo di creare un sistema simile a uno Stregatto quantistico (Fig. 1) non ha portato a nulla di interessante: con un'attenta discussione dei risultati, l'apparente misticismo si è immediatamente dissipato. Questa sarebbe la fine della storia se non fosse per una nuova, più sottile proprietà dei sistemi quantistici, proposta in un articolo del 2013.

Gli autori di quell'articolo ci ricordano che nella meccanica quantistica esiste anche un tipo speciale di misurazioni: le cosiddette misurazioni deboli, che vengono effettuate proprio negli esperimenti con post-selezione. Durante una misurazione debole, il dispositivo rileva solo leggermente la caratteristica misurata della particella. Influisce leggermente anche sullo stato quantistico della particella, ma non porta a un collasso assolutamente garantito dello stato quantistico. Come risultato di una singola misurazione debole, otteniamo informazioni non molto precise sullo stato della particella, ma lo stato stesso non si deteriora troppo: una sorta di compromesso tra accuratezza e forza d'influenza. Tuttavia, se si ripete più volte una misurazione debole su particelle identiche, in media emergerà un quadro più o meno chiaro della quantità studiata.

I calcoli effettuati nel documento teorico hanno dimostrato che è proprio con l'aiuto di misurazioni deboli che si può finalmente ottenere uno Stregatto quantistico. L'esperimento stesso potrebbe assomigliare alle immagini della sezione precedente, ma solo le misurazioni ora sono deboli. Una misurazione ripetuta della polarizzazione debole in un esperimento post-selezione produrrà un valore diverso da zero in un braccio dell'interferometro e la stessa misurazione della presenza di una particella nell'altro. Ma solo ora è possibile effettuare misurazioni deboli di entrambi i tipi contemporaneamente. Non c'è più alcun pericolo che l'atto stesso della misurazione distrugga completamente lo stato originale. Ma, lo ripetiamo, anche qui non c'è misticismo, poiché tutte queste misurazioni non sono assolute, ma condizionali, vengono effettuate a condizione che il rilevatore di segnale sia attivato e si ottengono solo in media, dopo aver eseguito un gran numero di misurazioni.

Lo spin dei neutroni è manipolato all'ingresso, all'uscita e all'interno dell'interferometro da speciali bobine con un campo magnetico (ST1, ST2, SRs in Fig. 8). Una piastra traslucida ai neutroni (ABS) con trasmittanza pari a 0,79 permette di verificare quale dei due percorsi compie un neutrone (primo tipo di esperimento). Un ulteriore campo magnetico all'interno dell'interferometro, che ruota lo spin di 20 gradi, accoppiato con una piastra di fase (PS) consente di misurare lo spin (il secondo tipo di esperimento). In uscita ci sono due rivelatori, segnale (O-Det) e test (H-Det), che registrano l'impatto di un neutrone. Quello di segnale viene utilizzato per la post-selezione, quello di test viene utilizzato per controllare l'intensità del flusso di neutroni.

I principali risultati dell'esperimento sono mostrati nella Figura 10. In ciascuna serie, le figure di sinistra e di destra mostrano le misurazioni effettuate nei bracci superiore e inferiore dell'interferometro; La figura centrale è una misurazione di controllo con un interferometro vuoto. La serie di immagini in alto è un esperimento per verificare quale percorso percorre un neutrone, la serie in basso è un esperimento per misurare lo spin. Il primo esperimento mostra in modo affidabile che il neutrone è presente solo nella parte superiore del braccio, poiché è lì che si osserva l'effetto di un debole blocco della piastra. Il secondo esperimento mostra che la rotazione avviene solo lungo la parte inferiore del braccio, poiché solo lì si osserva l'effetto di rotazione della piastra. Pertanto, i neutroni viaggiano (tenendo conto della post-selezione!) lungo la parte superiore del braccio e lo spin viene rilevato solo nella parte inferiore del braccio. Ciò però non porta a veri e propri paradossi.

L'unica cosa che purtroppo non è stata implementata in questo esperimento è stata la misurazione simultanea di entrambe le quantità per ciascuna particella che passa. Poiché tutto concorda con le previsioni della meccanica quantistica, gli autori del lavoro sostengono che in questo caso si sarebbero ottenuti gli stessi risultati. Tuttavia, per maggiore chiarezza, sarebbe ovviamente auspicabile realizzare un simile esperimento.

Epilogo

Dopo che il misticismo si è dissipato, sorge spontanea una domanda: quali benefici può apportare questo nuovo effetto? Si possono qui fornire due esempi. In primo luogo, aiuterà a studiare meglio la misurazione debole delle quantità fisiche stesse. Nonostante un quarto di secolo di ricerca sperimentale, il significato fisico delle quantità “debolmente misurate” è ancora oggetto di dibattito. Di fatto, non c’è ancora consenso sulla misura in cui le quantità “debolmente misurate” caratterizzano le reali proprietà fisiche delle particelle.

In secondo luogo, in linea di principio sono possibili situazioni in cui vogliamo studiare sperimentalmente qualche sottile effetto fisico che dipende dalla polarizzazione di una particella, ma non vogliamo che la particella interferisca con noi con la sua carica o altre caratteristiche. È possibile che sarà conveniente condurre tali esperimenti non con particelle libere, ma all'interno di un interferometro con uno Stregatto quantistico. In questo caso, la post-selezione non sarà solo un trucco curioso, ma aiuterà effettivamente a eliminare gli errori introdotti nella sottile misurazione. È vero, non ci sono ancora esempi specifici di tali esperimenti. Ma poiché questo argomento si sta sviluppando attivamente, è possibile che appariranno tra qualche anno e, forse, costituiranno anche la base di nuove tecnologie di misurazione ultraprecise.

ESPERIMENTO PER OSSERVARE L'AUTOMOVIMENTO DEI CORPI O DIMOSTRAZIONE DEL NON-JET THROSS.

Ciao cari amati ricercatori entusiasti, per favore perdonatemi per il mio dilettantismo, ecc., Spero che il mio modesto impulso possa rallegrare qualcosa e da qualche parte.
Intorno al 2003 a Mosca, io e il mio assistente abbiamo condotto un esperimento e osservato il fenomeno indicato nel titolo.

Attrezzatura:
1. 2a sfere monolitiche identiche in acciaio (cuscinetti). Il diametro della sfera è di circa 2,5 cm, su ciascuna sfera è saldato un gancio in acciaio in filo con una sezione trasversale di 1,5 mm. La forma del gancio ha la forma di un segno "?", l'altezza (lunghezza) del gancio è di circa 5 mm.

2. 2a pezzi di filo di cotone con una sezione di circa 0,3 mm, ciascuno lungo 230 cm. Filo normale su una bobina del negozio, che può essere utilizzato per cucire saldamente un bottone su un cappotto.

3. Nastro biadesivo permanente in rotolo (1 cm di larghezza) su base in schiuma (supporto), spessore fino a 1 mm. La base del nastro è molto elastica, simile al poliuretano.

4. Gancio porta-gancio al soffitto per appendere due palline (vedi 1.).

Condizioni (camera).
L'esperimento è stato condotto in un normale ufficio (al 10° piano) di circa 18 metri quadrati, altezza del soffitto di circa 3 metri. C'erano correnti d'aria, elettrodomestici funzionanti e nessuna calamita.
Oltre a quanto menzionato erano presenti 2 persone sobrie, vigili, completamente oneste.

Preparazione dell'esperimento.
1.
Le palline venivano attaccate (legate) allo stesso modo e in un “punto” e appese con fili (cm 2.) ad un gancio sul soffitto. Pertanto, nella posizione iniziale, le palline erano appese a fili alla stessa altezza, a circa 1 m sopra il pavimento, toccandosi l'una con l'altra.
2.
Ho avvolto ciascuna pallina separatamente (senza fissarle insieme) in uno strato di nastro adesivo, lasciando liberi dal nastro i “poli” delle palline, cioè i punti in cui erano attaccati i ganci e quelli opposti ad essi sui lati delle palline . Quello. ciascuna pallina era rivestita da uno strato dielettrico molto appiccicoso e viscosamente tenace.
3.
Ho attorcigliato separatamente ciascuna pallina sospesa con le mani (attorcigliando tra i palmi) sul filo di sospensione in senso antiorario (se visto dall'alto) di circa 100 giri completi (360"). La lunghezza di ciascun filo dopo l'attorcigliamento è stata ridotta di circa 15 cm.

4. Posizione di partenza.
La palla 1, attorcigliata sulla sospensione, è stata tenuta da Petrovich (il mio assistente) in posizione verticale, impedendone lo svolgimento, cioè La palla 1 era posizionata su un asse verticale (sospensione) sotto il gancio del soffitto; lungo questo asse Petrovich non ha applicato alcuna forza alla palla, se non per contrastare la rotazione sul filo di sospensione attorcigliato.
Ho ritirato e allo stesso modo ho tenuto la Sfera 2 attorcigliata su un filo sospeso con un angolo del filo rispetto al pavimento di circa 40".

Avanzamento dell'esperimento.
1.
Avvio e incollaggio per collisione delle sfere rotanti del giroscopio.
Al mio comando, Petrovich e io simultaneamente (aprendo le dita) abbiamo rilasciato le nostre palle e si sono incontrate su un asse quasi verticale sotto il supporto del soffitto. Cioè, al momento dell'incollaggio viscoso delle sfere, il punto di connessione delle sfere era separato dal centro della sfera 1 (situato sull'asse verticale della sospensione) ad una distanza dal raggio della sfera.

2.
Varianti osservate di collisione di palle.
In totale, nel corso di 3 giorni, sono stati eseguiti circa 100 cicli: collisioni di palline secondo lo schema descritto, durante questo periodo, a causa dell'usura del nastro adesivo, il nastro su entrambe le palline è stato sostituito tre volte con uno nuovo e i fili strappati sono stati sostituiti 2 volte.
Come risultato di metodi rozzi ("knee-garage") per garantire l'esperimento, sono state osservate 3 opzioni per l'interazione delle palle - giroscopi in proporzioni approssimativamente uguali:
1.) Impatto frontale o quasi frontale (impatto diretto), aderenza e oscillazione generale delle palline senza evidenti sorprese.
2.) Un colpo troppo obliquo, in cui la forza del "nastro adesivo" non è stata sufficiente per incollare insieme le palline e ruotarle e oscillare insieme - le palline si sono disperse dopo l'impatto. Dopo tali collisioni non è stato possibile valutare visivamente (senza foto o video) la direzione del vettore di movimento totale.
3.) Impatto obliquo “normale”, quando le sfere si sono attaccate insieme dopo la collisione è iniziata e hanno continuato la rotazione generale e l'oscillazione (oscillazione) articolare su un piano verticale che ovviamente non coincideva con il piano di movimento della Sfera Pendolo 2 prima dell'incollaggio collisione. La divergenza angolare di questi piani verticali di oscillazione dei pendoli (la singola sfera 2 prima dell'impatto e le sfere congiunte di entrambe le sfere dopo l'incollaggio ad impatto) variava da 5 a 20" gradi. Ho misurato gli angoli utilizzando dei marcatori sulla perpendicolare della parete alla direzione del movimento iniziale della Palla 2, che era avanti nel corso di questo movimento della Palla 2. Ho osservato una deviazione di un angolo di più di 10" gradi in più di 10, su meno di 40 tentativi effettuati secondo l'opzione 3.). Non prendo in considerazione i risultati con una deviazione dell'asse di un angolo inferiore a 10 gradi poiché tendenti al limite (zona) degli errori consentiti.

Conclusioni preliminari:
1.) Tenendo conto della frequenza di ripetizione dei risultati delle osservazioni del movimento pendolare delle sfere nell'opzione 3.), le grandezze dei cambiamenti ottenuti nelle direzioni di movimento delle sfere accoppiate (le cui masse e velocità sono molto significativi) sono chiaramente oltre i limiti degli errori consentiti.
2.) I risultati ottenuti indicano la possibile “non conservazione” della quantità di moto e non possono essere spiegati correttamente nel quadro della meccanica classica.
3.) Il disegno sperimentale proposto necessita di un'implementazione tecnologicamente più avanzata e accurata, con metodi e strumenti di misura avanzati.
4.) Sulla base della verità (obiettività) dei risultati ottenuti nell'esperimento, è possibile che per spiegare questi risultati sia necessario coinvolgere una teoria fisica alternativa.

Http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3125.html:
In questo mio primo articolo - TEORIA E FATTI SULLA POSSIBILITÀ DI MOVIMENTO MECCANICO “SENZA SUPPORTO”:
Qui, a quanto pare, i magneti (parte di essi) possono essere permanenti. Beh, ovviamente ci sono troppe emozioni ed ego infantili - per favore perdonami.
Se questo schema è applicabile nell'esperimento sopra descritto (con rotazione di corpi di massa “colleganti”), la direzione del vettore di movimento totale dovrebbe cambiare di conseguenza e non essere determinata dalla spinta del getto. Chi lo sa?

Grazie per la vostra attenzione, siate sani e felici.

Problema 23.1.3. Una volta il magnete viene tirato attraverso l'anello con il polo sud verso l'anello, la seconda volta verso il polo nord.

In quale di questi casi si formerà una corrente nell'anello e, se in entrambi, la direzione della corrente sarà la stessa?

Problema 23.1.4. Un anello metallico viene fatto passare accanto ad un magnete permanente (vedi figura). In questo caso apparirà una corrente indotta nell'anello?

Problema 23.1.5. Due fotogrammi ruotano in un campo magnetico uniforme. In quale caso apparirà una corrente indotta nel telaio?

Problema 23.1.6. Accanto al conduttore rettilineo attraverso il quale scorre la corrente elettrica si trova un telaio conduttore quadrato. Ad un certo punto la cornice inizia a muoversi. In quale direzione si muove il telaio (vedi figura) al suo interno si forma una corrente elettrica?

Problema 23.1.7. Un magnete permanente viene trascinato attraverso un anello metallico nel seguente modo: entro due secondi il magnete viene portato da una grande distanza e inserito nell'anello, nei due secondi successivi il magnete viene lasciato immobile all'interno dell'anello, nei due secondi successivi viene rimosso dal ring e portato via per una lunga distanza. A quali intervalli di tempo scorre la corrente nell'anello?

Problema 23.1.9. Negli esperimenti sull'osservazione dell'induzione elettromagnetica, una cornice quadrata costituita da un filo sottile con un lato si trova in un campo magnetico uniforme perpendicolare al piano della cornice. L'induzione di campo aumenta uniformemente da un valore all'altro. L'esperimento si ripete raddoppiando il lato della cornice. Come cambierà la fem indotta nel frame?

opzione 1


il campo magnetico aumenta uniformemente da 0 al valore massimo Bmax nel tempo T. In questo caso,

aumentare di 2 volte e la Bmax diminuire di 2 volte.
opzione 2
Compito 15. In un esperimento per osservare l'induzione elettromagnetica, una cornice quadrata di un giro
un filo sottile si trova in un campo magnetico uniforme perpendicolare al piano del telaio. Induzione
il campo magnetico aumenta uniformemente da 0 al valore massimo Bmax nel tempo T. Allo stesso tempo, in
il telaio è eccitato da una fem indotta pari a 8 mV. Determinare la fem indotta che si forma nel sistema se T
ridurre di 2 volte e Vmax aumentare di 2 volte.
Compito 15. Un raggio di luce cade su uno specchio piatto. L'angolo di incidenza è di 15°. Qual è l'angolo tra?
raggi incidenti e riflessi?
Opzione 3
Opzione 4
Compito 15. Un raggio di luce cade su uno specchio piatto. L'angolo di incidenza è di 30°. Qual è l'angolo tra?
il raggio riflesso e il piano dello specchio?
Opzione 5


ad una distanza di 3F da esso si propagano due raggi: a e b, come mostrato in
disegno.

lente?
Opzione 6
Compito 15. Da una sorgente luminosa puntiforme S situata sul principale
asse ottico di una lente convergente sottile con lunghezza focale F at
ad una distanza di 1,5.F da esso si propagano due raggi: a e b, come mostrato in
disegno.
A che punto: 1, 2, 3 o 4 - questi raggi si intersecheranno dopo la rifrazione?
lente?
Compito 15. Un raggio di luce proveniente da un puntatore laser cade sulla superficie del vetro e si propaga attraverso il vetro ad una velocità di 200
000 chilometri al secondo. Qual è l'indice di rifrazione del vetro?
Opzione 7
Opzione 8
Attività 15. La lunghezza d'onda della luce emessa da un puntatore laser è 600 nm nell'aria e 400 nm nel vetro. Qual è l'indicatore
rifrazione del vetro?
Opzione 9
Compito 15. Quale degli oggetti 14 corrisponde all'immagine AB in
lente sottile con lunghezza focale F?
Opzione 10

Compito 15. Quale delle immagini 14 funge da immagine virtuale
oggetto AB in una lente sottile con lunghezza focale F?
Opzione 11
Compito 15. Se la chiave K è nella posizione 1, allora il suo periodo
oscillazioni elettromagnetiche nel circuito (vedi figura) è di 3 ms. Quanto aumenterà
il periodo delle oscillazioni elettromagnetiche naturali nel circuito, se la chiave viene trasferita da
dalla posizione 1 alla posizione 2?
Opzione 12
Compito 15. Se la chiave K è nella posizione 1, allora la frequenza naturale
oscillazioni elettromagnetiche nel circuito (vedi figura) è di 4 kHz. Quanto
la frequenza delle oscillazioni elettromagnetiche naturali nel circuito diminuirà se la chiave
passare dalla posizione 1 alla posizione 2?
Opzione 13

Qual è il potere ottico di questo obiettivo? Arrotonda la tua risposta
fino all'intero.
Opzione 14
Compito 15. La figura mostra il percorso di due raggi da
sorgente luminosa puntiforme A attraverso una lente sottile.
Qual è il potere ottico di questo obiettivo? Arrotonda la tua risposta a
Totale.
Opzione 15

campo magnetico con un'induzione di 40 mT (vedi figura). Quadrato orizzontale
una cornice metallica con un lato di 20 cm si muove lungo il confine di quest'area con
velocità costante v. Determinare la fem indotta che si verifica in questo caso
telaio se la velocità del telaio è 2 m/s.
Opzione 16
Compito 15. Un oggetto è posto davanti a uno specchio piano a una distanza di 60 cm da esso. Come sarà?
distanza tra un oggetto e la sua immagine se l'oggetto viene avvicinato di 25 cm allo specchio?
Compito 15. La lunghezza focale di una lente convergente sottile è 30 cm Un piccolo oggetto
situato sul suo asse ottico principale ad una distanza di 75 cm da esso. A quale distanza dall'obiettivo
c'è un'immagine dell'oggetto?
Opzione 17
Opzione 18

Compito 15. La lunghezza focale di una lente convergente sottile è 20 cm Un piccolo oggetto
situato sul suo asse ottico principale, mentre l'immagine dell'oggetto si trova ad una distanza di 60 cm
dall'obiettivo. Quanto dista l'oggetto dall'obiettivo?
Opzione 19

oscillazioni elettromagnetiche armoniche con periodo di 6 μs. Carica massima di una delle piastre
del condensatore durante queste oscillazioni è pari a 4 µC. Quale sarà il modulo di carica di questa piastra al momento
tempo t = 1,5 μs, se nell'istante iniziale la sua carica è zero?
Compito 15. Un circuito oscillatorio è costituito da un induttore e un condensatore. Si osserva
oscillazioni elettromagnetiche armoniche con periodo di 12 μs. La corrente massima che circola
la bobina di induttanza durante queste oscillazioni è pari a 2 A. Quale sarà il modulo della corrente nella bobina in
momento t = 9 μs, se nell'istante iniziale è uguale a zero?
Opzione 20
Opzione 21
la superficie delimitata dalla bobina se la corrente nella bobina è 4 A.
Sig. Determinare il flusso magnetico attraverso
Opzione 22
Compito 15. L'induttanza di una bobina di filo è uguale a
il flusso attraverso la superficie delimitata dalla bobina è di 12 mWb?
Sig. Con quale intensità di corrente in una bobina magnetica?
Compito 15. Una sorgente puntiforme di luce si trova davanti a uno specchio piatto a una distanza di 1,2 m da esso. SU
quanto diminuirà la distanza tra la sorgente e la sua immagine se, senza girare lo specchio,
spostarlo più vicino alla sorgente di 0,3 m?
Opzione 23
Compito 15. Una sorgente puntiforme di luce si trova davanti a uno specchio piatto a una distanza di 1,6 m da esso. SU
quanto aumenterà la distanza tra la sorgente e la sua immagine se, senza ruotare lo specchio,
allontanarlo dalla sorgente di 0,2 m?
Opzione 24
Opzione 25


autoinduzione nell'intervallo di tempo da 5 a 10 s.
Opzione 26
Attività 15. La figura mostra un grafico della corrente in funzione del tempo
un circuito elettrico la cui induttanza è 1 mH. Determina il modulo emf
autoinduzione nell'intervallo di tempo da 0 a 5 s.
Opzione 27
Compito 15. Quando si cambia la chiave K dalla posizione 1 a
proprie oscillazioni elettromagnetiche nel circuito
quante volte l'induttanza Lx della bobina nel circuito (vedi
posizione 2 periodo
aumentato di 3 volte. In
figura) maggiore di L?
Opzione 28
Compito 15. Quando si passa la chiave K dalla posizione 1 alla posizione 2, il periodo è proprio
le oscillazioni elettromagnetiche nel circuito sono diminuite di 2 volte. Quante volte
L'induttanza Lx della bobina nel circuito (vedi figura) è inferiore a L?
Opzione 29

Compito 15. In qualche area dello spazio a
campo magnetico uniforme. Quadrato orizzontale
una cornice dell'area S si sposta attraverso il confine di questa regione con
velocità v diretta perpendicolarmente al lato del telaio e
induzione B (vedi figura, vista dall'alto). fem indotta,
questo nella casella è uguale a E. Quante volte
in una cornice quadrata di metallo
verticale
metallo
costante
vettore magnetico
generato a
l’EMF sarà maggiore
area 4S, se
Opzione 30
Compito 15. In una certa area dello spazio, una verticale omogenea
un campo magnetico. Telaio metallico quadrato orizzontale con zona S
si muove attraverso il confine di questa regione con una velocità costante v diretta perpendicolarmente al lato
telaio e vettore di induzione magnetica B (vedi figura, vista dall'alto). La fem indotta generata in questo caso in
frame è uguale a E. Quante volte maggiore sarà la fem in un frame quadrato di metallo con area 4S se
si sposterà in questo campo allo stesso modo del primo fotogramma?