Serge Haroche dhe fotonet e tij. Elektrodinamika kuantike në një rezonator

"Kërkimet e tyre lejuan t'u përgjigjen një sërë pyetjeve themelore në fizikë, të tilla si koherenca. Shumica orë e saktë në botë në botë u krijuan me ndihmën e veprave të laureatëve të sotëm dhe në të ardhmen, ndoshta, mbi këto parime do të jetë e mundur të ndërtohet puna e kompjuterëve kuantikë, shpejtësia e të cilëve do të jetë pa masë më e lartë se të gjithë. ekzistuese kompjuterët, tha Komiteti Nobel në një deklaratë. - Serge Haroche dhe David Wineland krijuan dhe zhvilluan në mënyrë të pavarur metoda për manipulimin e grimcave individuale, duke ruajtur natyrën e tyre mekanike kuantike në një mënyrë që më parë konsiderohej thjesht e pamundur. Ata hapën derën për një epokë të re eksperimentesh në fizikën kuantike duke propozuar metoda të drejtpërdrejta për vëzhgimin e grimcave kuantike individuale pa i shkatërruar ato. Në shkollë, ne jemi mësuar se grimcat kuantike kanë një natyrë të dyfishtë me valë korpuskulare dhe, në bota kuantike ligjet mekanika klasike nuk funksionojnë, duhen aplikuar metoda kuantike. Megjithatë, grimcat individuale nuk janë aq të lehta për t'u izoluar nga mjedisi dhe ato humbasin vetitë e tyre kuantike "misterioze" kur bien në kontakt me botën e jashtme. Kjo është arsyeja pse seriali dukuri anormale e parashikuar nga fizika kuantike nuk mund të vëzhgohej kurrë drejtpërdrejt, dhe studiuesit duhej të shpiknin eksperimente indirekte që siguronin konfirmimin bazë të parashikimeve teorike.

Haroche dhe Wineland arritën të gjenin metoda origjinale që bëjnë të mundur matjen dhe kontrollin e gjendjeve kuantike shumë të paqëndrueshme, të cilat konsideroheshin të pamundura për t'u "kapur" drejtpërdrejt.

Dy metodat e zhvilluara në mënyrë të pavarur kanë shumë të përbashkëta. David Wineland "nguli" atomet e ngarkuara (jonet), duke i kontrolluar ato dhe duke matur parametrat e tyre duke përdorur dritën, domethënë fotonet. Serge Haroche shkoi te drejtim i kundërt: fotonet (grimcat e dritës) rezultuan të maten në kurth, i cili përfundoi atje kur atomet kaluan nëpër të.

Të dy laureatët punojnë në fushën e optikës kuantike dhe studiojnë ndërveprimet themelore të dritës dhe materies, një zonë që ka përjetuar zhvillim të shpejtë që nga mesi i viteve 1980. Metodat e tyre inovative kanë lejuar të gjithë ata që punojnë optika kuantike shkencëtarët të ndërmarrin hapat e parë drejt krijimit të një lloji të ri të kompjuterëve super të shpejtë - kompjuterët kuantikë që operojnë në tiparet e natyrës kuantike të grimcave. Kompjuterët kuantikë mund të ndryshojnë tonën jeta e përditshme tashmë në këtë shekull në mënyrë dramatike siç bënë kompjuterët konvencionalë në shekullin e kaluar. Një tjetër rezultat i punës së tyre është krijimi i orëve ultra precize, të cilat në të ardhmen mund të bëhen baza e një standardi të ri kohor, njëqind herë më i saktë se sa orët moderne të ceziumit.

Menjëherë pas shpalljes së emrave të fituesve në një konferencë për shtyp, Komiteti i Nobelit iu drejtua njërit prej tyre, Serge Haroche.

"Jam i lumtur," tha laureati. — Njëzet minuta më parë më thanë se e mora çmimin. Në atë moment, unë po ecja në rrugë me gruan time dhe, pasi mësova për çmimin, u befasova aq shumë saqë m'u desh të ulesha në stolin e parë që më takova. Është thjesht e pabesueshme.

Si do ta festoni këtë ngjarje?

“As nuk e di ende. Ndoshta do të hap një shishe shampanjë.

— Një nga rezultatet e punës suaj është mundësia e krijimit të kompjuterëve kuantikë. Kur mendoni se do të krijohen këto pajisje?

– Nuk e di me siguri, ne ende po studiojmë këtë mundësi, duke u përpjekur të kuptojmë se si ndodh gjithçka në nivelin e grimcave.

Ne duhet të zgjidhim shumë probleme të ndryshme për të krijuar kompjuterë kuantikë. Isha e fokusuar kryesisht në kërkime teorike dhe zbatimi praktik nuk ishte faktori më i rëndësishëm për mua.

Përdorimi i sistemeve kuantike - çështje komplekse, dhe fizikantët kanë shumë për të mësuar rreth tyre. Ndoshta nuk do të jenë kompjuterë, por simulatorë kuantikë, një lloj komunikimi kuantik.

- Një aplikim tjetër i rezultateve të punës suaj dhe kolegut tuaj, David Wineland, janë orët ultra precize. Çfarë përdorimi mund të gjendet për to?

Kolegët e mi po punojnë për të. Ka shumë mënyra për të përdorur këtë orë ultra precize. Me ndihmën e tyre, ju mund të matni gravitetin, fushën gravitacionale, t'i përdorni ato për të parandaluar tërmetet. Ato mund të përdoren edhe në terren fizika themelore, për shembull, për të testuar teorinë e relativitetit ose për të shpjeguar shumë dukuri ende të pashpjegueshme. Ato mund të përdoren gjithashtu në hapësirë, për shembull, në eksperimentet në Stacionin Ndërkombëtar të Hapësirës.

- Mendoje se do ta merrje?

— Shumë njerëz meritojnë një bonus, dhe për këtë arsye mundësia për të marrë një bonus është shumë e vogël. U përpoqa të mos e prisja shumë, të mos mendoja shumë për të. Për më tepër, nuk e prisja që këtë vit të merrja një çmim. Më vjen shumë mirë që çmimi i është dhënë edhe David Wineland, ai është një shkencëtar i mrekullueshëm.

Gjatë bisedës me laureatin pati probleme me komunikimet telefonike, kështu që përfaqësuesi i Komitetit të Nobelit, në përfundim të konferencës për shtyp, shprehu shpresën se së shpejti “telefonat kuantikë do të përdoren për thirrje dhe komunikimi do të jetë më i mirë”.

Sipas agjencisë Thompson Reuters, në fushën e fizikës, i preferuari i padyshimtë i këtij viti ishte puna për zbulimin dhe konfirmim eksperimental teleportimi kuantik (mund të mësoni më shumë rreth këtij efekti). Çmimi do të ndahej nga Charles Bennett i IBM, Gilles Brassard nga Universiteti i Montrealit dhe William Wutters nga Kolegji Williams (Masachusetts, SHBA).

Ndër pretendentët e tjerë ishte një nga pionierët e optoelektronikës, i cili zbuloi efektin fotolumineshencë në silikon poroz, Lee Canham nga Universiteti i Birminghamit (MB), si dhe autorë të punimeve mbi "dritë e ngadaltë"(ngadalësimi i pulseve të dritës në një re me atome natriumi ultra të ftohtë) Stephen Harris nga Universiteti Stanford (Kaliforni) dhe Lena Howe nga Universiteti i Harvardit (Masachusetts, SHBA).

U përmend edhe zbulimi kryesor fizik i këtij viti - një grimcë e ngjashme me . Megjithatë, duke qenë se rezultatet nuk janë konfirmuar ende me saktësinë e nevojshme, ekspertët (dhe Komiteti i Nobelit) ranë dakord që bozoni Higgs është tema e çmimit në vitin 2013.

Maxim Sheikin.

Çmimi Nobel në Fizikë 2012 iu dha dy studiuesve - francezit Serge Haroche dhe amerikanit David Wineland, të cilët zhvilluan në mënyrë të pavarur metoda për kontrollin dhe vëzhgimin e grimcave kuantike individuale. Është shumë e vështirë t'i studiosh ato: natyra kuantike kur ndërveprojnë me mjedisin, humbasin. Për shkak të kësaj, deri vonë, fizikantëve iu desh të kufizoheshin në eksperimentet e mendimit dhe llogaritjet teorike.

Serzh Harosh.

David Wineland.

Pasqyrë konkave me veshje superpërcjellëse për dhomën e rezonatorit S. Haros. Foto nga revista “Appl. Fiz. Lett, 2007.

Diagrami i eksperimentit të Serge Haroche.

diagrami i qarkut kompjuter kuantik i bazuar në jonet e beriliumit të ftohur të bllokuar në një fushë elektrike katërpolëshe.

Mund të themi se paradoksi i parë i mekanikës kuantike është se sot kjo degë e fizikës është sa më e sakta dhe më e diskutueshme. Deri më tani, të gjitha llogaritjet teorike në këtë fushë kanë qenë absolutisht të sakta, por kuptimi i formulave të mekanikës kuantike është shumë i vështirë, dhe ndonjëherë i pamundur, të shpjegohet nga këndvështrimi i sens të përbashkët dhe me radhë gjuha e përditshme. Fakti është se në botën e njohur për ne, ne kemi të bëjmë vetëm me objekte të mëdha, me madhësi me shumë shkallë. më shumë madhësi atomet dhe grimcat elementare. Në botën e mekanikës kuantike, ekzistojnë rregulla krejtësisht të ndryshme që kundërshtojnë ligjet e mekanikës klasike. I ashtuquajturi parimi i pasigurisë së Heisenberg (i zbuluar prej tij në vitet 1920) thotë se është e pamundur të maten koordinatat e një grimce pa shkaktuar një ndryshim të paparashikueshëm në shpejtësinë e saj, dhe anasjelltas.

Le të shpjegojmë kuptimin e këtij parimi "në gishta". Për të përcaktuar vizualisht, për shembull, pozicionin e një objekti të zakonshëm (jo kuantik) në hapësirë, mjafton ta ndriçoni atë (ose të përdorni ndonjë rrezatim tjetër) dhe të rregulloni rrezatimin e reflektuar nga objekti me vizion ose një element të ndjeshëm. Ne e dimë nga përvoja se sado të shkëlqeni mbi një objekt, ai nuk do të lëvizë nga vendi i tij, prandaj, matjet tona nuk ndikojnë në objekt në asnjë mënyrë. Por në botën kuantike situata është ndryshe. Në fund të fundit, për të përcaktuar pozicionin ose shpejtësinë e një grimce kuantike, nuk ka rrugë tjetër përveç përdorimit të një grimce tjetër ose rrezatimi (që pa dyshim do të ndërveprojë me atë origjinale, duke ndryshuar koordinatat dhe / ose shpejtësinë e saj), ose të shkatërrojë. atë duke "kapur" detektor. Kështu, çdo matje ndikon në sistemin kuantik, duke ndryshuar gjendjen e tij. Nëse është e mundur të rregullohet me saktësi pozicioni i grimcës, atëherë gabimi në përcaktimin e shpejtësisë së saj do të jetë i pafund, dhe anasjelltas.

Për shkak të parimit të pasigurisë, objektet e botës kuantike përshkruhen nga funksione të veçanta valore që përcaktojnë probabilitetin e gjetjes së një objekti në një pikë të caktuar në hapësirë. Përhapja e këtyre valëve i bindet ekuacioneve të Schrodinger - një nga ekuacionet kryesore të mekanikës kuantike. Vëzhgimi i një sistemi kuantik e shkatërron atë, duke e kthyer valën në një grimcë të zakonshme. Ky proces quhet reduktim ose kolaps von Neumann. funksioni i valës.

Gjithçka e përmendur më sipër vlen për Interpretimi i Kopenhagës mekanika kuantike - një nga opsionet për shpjegimin e fizikës së ngjarjeve që ndodhin në botën kuantike. Koncepti i tij u krijua nga Niels Bohr dhe Werner Heisenberg në 1927, dhe për një kohë të gjatë u konsiderua më i besueshmi. Sot, ai gradualisht po zëvendësohet nga interpretimi shumëbotëror, themelet e të cilit u hodhën nga teoricieni amerikan Hugh Everett në vitin 1957 (shih "Shkenca dhe jeta" nr. 4, 2010). Kjo teori nënkupton se ka shumë universe "paralele" që ndajnë të njëjtën gjë konstante themelore dhe të njëjtat ligje të fizikës zbatohen, por këto universe janë brenda shtete të ndryshme. Një paraqitje e tillë bëri të mundur heqjen dorë nga teoria e kolapsit të funksioneve, duke e zëvendësuar atë me kthyeshmërinë e evolucionit të gjendjeve të sistemit dhe ndërthurjen kuantike, në të cilën gjendjet kuantike të objekteve mbeten të ndërlidhura pavarësisht nga distanca midis objekteve.

Serge Haroche dhe fotonet e tij

Si Haroche ashtu edhe Wineland studiuan ndërveprimin e fotoneve me atomet, por qasjet e tyre ishin të ndryshme: Haroche përdori atome për të përcaktuar praninë e fotoneve brenda një rezonatori, ndërsa Wineland vepronte mbi atomet me rrezatim lazer.

Serge Haroche lindi më 11 shtator 1944 në Casablanca (Marok). Ai ishte 12 vjeç kur Maroku shpalli pavarësinë dhe familja u shpërngul në Francë. Aros ka studiuar në Shkolla Politeknike, Më e lartë shkollë normale dhe Universiteti i Parisit, mbrojti tezën e tij në Universitetin e Pierre dhe Marie Curie, punoi në një numër qendrave shkencore. Aktualisht - profesor në College de France, shef i departamentit të mekanikës kuantike, anëtar i shoqërive fizike franceze, evropiane dhe amerikane.

Në laboratorin e Haroche në Paris, fotonet u hodhën në një rezonator, një dhomë me diametër rreth tre centimetra, e përbërë nga dy pasqyra konkave. Pasqyrat e bëra nga materiali superpërçues u ftohën pothuajse zero absolute, gjë që i bëri ata më "të shkëlqyerit" në botë: një foton i vetëm mund të ekzistonte në dhomë, duke kërcyer nga pasqyrat, për 130 milisekonda. Deri në momentin e përthithjes, fotoni vrapoi 40,000 kilometra - pothuajse një distancë "rreth botës". Duke siguruar jetë e gjatë Fotonit "eksperimental", Haroche vendosi të përdorë të ashtuquajturat atome Rydberg, në të cilat elektroni i jashtëm shumë i ngacmuar është në një nivel shumë të lartë energjie, për ta zbuluar atë. Në eksperimentet e Haroche, lartësia e saj ishte e rendit 125 nanometra, rreth një mijë herë më e madhe se ajo e atomeve me një elektron në gjendjen e tokës (të pangacmuar).

Atomet gjigante, një nga një, me një shpejtësi të zgjedhur në mënyrë që të mos kishin kohë të thithnin një foton, kaluan nëpër rezonator. Ndërveprimi me fotonin ndryshoi fazën e funksionit valor të atomit, domethënë zhvendosi "kreshtat" dhe "uljet" e tij. Ky zhvendosje fazore mund të matet. Prania e tij do të thotë se ka një foton, dhe mungesa e tij do të thotë se nuk ka foton. Duke përmirësuar metodat e kërkimit, Arosch dhe kolegët arritën jo vetëm të përcaktojnë praninë e fotoneve brenda rezonatorit, por edhe të numërojnë numrin e tyre.

David Wineland kap jonet

David Wineland lindi në 24 shkurt 1944 në kryeqytetin e Wisconsin - Milwaukee. Ai mori një diplomë bachelor nga Universiteti i Kalifornisë (Berkeley), një doktoraturë nga Universiteti i Harvardit. Ai ka punuar në Universitetin e Uashingtonit dhe në Byronë Kombëtare të Standardeve (tani NIST Boulder). Anëtar i Shoqatës Amerikane të Fizikës, Shoqatës Amerikane Optike dhe Akademisë Kombëtare të Shkencave të SHBA.

Siç u përmend tashmë, David Wineland mori një qasje të ndryshme në kërkimin e tij. Në laboratorin e tij, u kryen eksperimente për kapjen e joneve në një "kurth" shumë të ftohur të fushave elektrike (për shpikjen e këtij "kurthi", një dhomë vakumi në të cilën ka fusha elektrike konstante dhe me frekuencë të lartë, Wolfgang Paul dhe Hans Dehmelt mori çmimin Nobel në 1989). Joni i kapur në këtë mënyrë, i cili ndodhet në vakum në një temperaturë jashtëzakonisht të ulët, është plotësisht i izoluar nga ndikimet e jashtme.

Në kushte normale, një jon mund të jetë në një nga nivelet e energjisë. Duke zgjedhur frekuencën e rrezatimit dhe kohëzgjatjen e pulseve, Wineland arriti fillimisht të "ulë" jonin në nivelin më të ulët (tokësor) dhe më pas t'i japë atij një sasi të tillë energjie që të jetë midis tokës dhe të parës. nivele të ngacmuara, dhe në atë mënyrë që probabiliteti për të gjetur jonin në të dyja gjendjet është i njëjtë. Duke pasur në dispozicion një grimcë në gjendje reale kuantike, është e mundur të vëzhgojmë dhe studiojmë mbivendosjen e gjendjeve në të cilat funksioni kuantik mund të shembet në numri përfundimtar shtetet, në këtë rast në dy.

Praktikoni

e rëndësishme aplikim praktik Zbulimet e Wineland ishin orët kuantike, të cilat tejkalojnë standardet e kohës së ceziumit të përdorur gjerësisht në saktësi. Të dy orët mekanike, ashtu edhe ato të ceziumit dhe kuantike punojnë në të njëjtin parim - lëkundjet e një lavjerrësi ose balancuesi (në orë mekanike), luhatjet frekuencë ultra të lartë(në cezium) ose drita (në kuantike) shërbejnë si njësi e referencës së kohës. Baza e orës kuantike të Wineland është një jon merkuri i mbyllur në një "kurth" dhe që bën kalime nga një nivel energjie në tjetrin nën veprimin e rrezatimi lazer. Orët kuantike funksionojnë me një frekuencë shumë më të lartë se orët e ceziumit. Prandaj, saktësia e tyre është e tillë që nëse do të fillonin të numëronin kohën në momentin kur u shfaq Universi (pothuajse 14 miliardë vjet më parë), atëherë sot ata do të gaboheshin vetëm për disa sekonda.

Akoma më interesante dhe më premtuese është fusha në të cilën janë zbatuar zbulimet e laureatëve - këta janë kompjuterë kuantikë. Ideja e një sistemi kompjuterik të bazuar në logjikën probabiliste dhe duke punuar me bit kuantikë - kubit, të cilat mund të jenë në tre shtete- dy të fiksuara dhe në një gjendje mbivendosjeje - u ngritën në vitet '90 të shekullit të kaluar. Kompjuterët kuantikë duhet të kenë fuqi llogaritëse jashtëzakonisht të lartë, por kufizimet e mekanikës kuantike nuk lejuan krijimin e modeleve të punës të kompjuterëve të tillë (shih "Shkenca dhe jeta" nr. 6, 1996).

Rezultatet e hulumtimit të Harosh dhe Wineland i lejuan fizikantët të kapërcenin barrierën kuantike "të ndaluar". Është zhvilluar një teori e dekoherencës që shpjegon procesin e thyerjes së gjendjes së mbivendosjes. Wineland krijoi prototipin e parë të një inverteri logjik kuantik nga dy kubit - një element që kryen operacionin "JO i kontrolluar". Natyrisht, për të krijuar një sistem kompjuterik të plotë, nuk mjafton vetëm një element logjik, që kryen mohimin, por kërkimin laureatët e Nobelit hapin rrugën për zbulime dhe shpikje të mëtejshme në këtë fushë.

Në përgatitjen e artikullit, materiale nga faqet

Specifikimi i materialeve matëse të kontrollit për provimin e unifikuar të shtetit në FIZIKË 2012

1. Qëllimi i materialeve matëse të kontrollit
Materialet matëse të kontrollit ju lejojnë të përcaktoni nivelin e zhvillimit nga të diplomuarit e komponentit federal të shtetit standardi arsimor mesatare (e plotë) arsimi i përgjithshëm.
Rezultatet e provimit të unifikuar shtetëror në fizikë njihen si rezultat nga institucionet arsimore të arsimit të mesëm profesional dhe institucionet arsimore të arsimit të lartë profesional. provimet pranuese në fizikë.
2. Dokumentet që përcaktojnë përmbajtjen e KIM USE
Përmbajtja e fletës së provimit përcaktohet në bazë të dokumenteve të mëposhtme.
1. Komponenti federal i standardit shtetëror për arsimin bazë të përgjithshëm në fizikë (urdhri i Ministrisë së Arsimit të Rusisë, datë 05.03.2004 Nr. 1089).
2. Komponenti federal i standardit shtetëror të arsimit të mesëm (të plotë) të përgjithshëm në fizikë, nivelet bazë dhe të profilit (urdhri i Ministrisë së Arsimit të Rusisë, datë 05.03.2004 Nr. 1089).
3. Qasje për përzgjedhjen e përmbajtjes, zhvillimin e strukturës së KIM USE
Çdo version i fletës së provimit përfshin elemente të përmbajtjes së kontrolluar nga të gjitha seksionet e kursit të fizikës shkollore, ndërsa për çdo seksion ofrohen detyra të të gjitha niveleve taksonomike. Elementet më të rëndësishme të përmbajtjes nga pikëpamja e vazhdimit të arsimit në institucionet e arsimit të lartë kontrollohen në të njëjtin variant nga detyra të niveleve të ndryshme kompleksiteti. Numri i detyrave për një seksion të caktuar përcaktohet nga përmbajtja e tij dhe në përpjesëtim me kohën e studimit të caktuar për studimin e tij në përputhje me program shembullor në fizikë. Plane të ndryshme, sipas të cilit opsionet e provimit, janë ndërtuar mbi parimin e shtimit të përmbajtjes në mënyrë që, në përgjithësi, të gjitha seritë e varianteve të ofrojnë diagnostifikim për zhvillimin e të gjithë elementëve të përmbajtjes të përfshira në kodifikues.
Një përparësi në hartimin e CMM-ve është nevoja për të verifikuar llojet e aktiviteteve të parashikuara nga standardi (duke marrë parasysh kufizimet në kushtet e prodhimit në masë). verifikim me shkrim njohuritë dhe aftësitë e studentëve): zotërimi i aparatit konceptual të një kursi të fizikës, zotërimi i njohurive metodologjike, zbatimi i njohurive në shpjegim dukuritë fizike dhe zgjidhjen e problemeve. Zotërimi i aftësive për të punuar me informacionin përmbajtje fizike kontrollohet në test në mënyrë indirekte gjatë përdorimit mënyra të ndryshme prezantimi i informacionit në tekstet e detyrave ose shpërqendruesit (grafika,
tabela, diagrame dhe vizatime skematike). Në kuadrin e teknologjisë së unifikuar të provimit të shtetit, është e pamundur të sigurohet diagnostifikimi i aftësive eksperimentale, pasi kërkon përdorimin e vërtetë pajisje laboratorike. Sidoqoftë, në fletën e provimit, detyrat përdoren bazuar në fotografi reale eksperimentet fizike, të cilat diagnostikojnë zotërimin e një pjese të aftësive eksperimentale.
Aktiviteti më i rëndësishëm për sa i përket vazhdim i suksesshëm Arsimi në shkollë të mesme është zgjidhja e problemeve. Rreth 40% e pikës maksimale fillestare ndahet për zgjidhjen e problemeve me kompleksitet të shtuar dhe të lartë. Çdo opsion përfshin detyra për të gjitha seksionet e niveleve të ndryshme të kompleksitetit, duke ju lejuar të testoni aftësinë për të aplikuar ligjet fizike dhe formulat si në standard situatat e të nxënit, dhe në situata jo tradicionale që kërkojnë manifestimin e mjaftueshëm shkallë të lartë autonomi në kombinim algoritme të njohura veprimet ose krijimin e planit tuaj të ekzekutimit të detyrës.
Përdorimi i modeleve të detyrave është i kufizuar nga teknologjia USE bosh. Objektiviteti i kontrollimit të detyrave me një përgjigje të detajuar sigurohet nga kriteret uniforme të vlerësimit, pjesëmarrja e dy ekspertëve të pavarur që vlerësojnë një punë, mundësia e caktimit të një eksperti të tretë dhe ekzistenca e një procedure ankimimi.
Beqare Provimi i shtetit në fizikë është një provim me zgjedhje pasuniversitare dhe është krijuar për të dalluar kur hyn në arsimin e lartë institucionet arsimore. Për këto qëllime, në punë përfshihen detyra të tre niveleve të kompleksitetit. Përfundimi i detyrave niveli bazë kompleksiteti na lejon të vlerësojmë nivelin e zotërimit të elementeve më domethënëse të përmbajtjes së standardit në fizikën e shkollës së mesme dhe të zotërimit më të madh specie të rëndësishme aktivitetet. Ndër detyrat e nivelit bazë dallohen detyrat, përmbajtja e të cilave korrespondon me standardin e nivelit bazë. Numri minimal i pikëve USE në fizikë, i cili vërteton se maturanti ka përvetësuar programin e arsimit të përgjithshëm të mesëm (të plotë) në fizikë, përcaktohet në bazë të kërkesave për zotërimin e standardit të nivelit bazë. Përdorimi i detyrave me kompleksitet të shtuar dhe të lartë në punën e provimit na lejon të vlerësojmë shkallën e gatishmërisë së studentit për të vazhduar arsimin në një institucion të arsimit të lartë.
4. Struktura e KIM USE
Çdo version i fletës së provimit përbëhet nga 3 pjesë dhe përfshin 35 detyra që ndryshojnë në formë dhe nivel kompleksiteti (shih tabelën 1).
Pjesa 1 përmban 21 pyetje me shumë zgjedhje. Emërtimi i tyre në vepër: Al; A2; ... A21. Çdo pyetje ka 4 përgjigje të mundshme, nga të cilat vetëm 1 është e saktë.
Pjesa 2 përmban 4 detyra që kërkojnë një përgjigje të shkurtër. Emërtimi i tyre në vepër: B1; ... NË 4. Në fletën e provimit,
detyra në të cilat përgjigjet duhet të jepen në formën e një sekuence numrash.
Pjesa 3 përmban 10 detyra të kombinuara pamje e përgjithshme aktivitetet – zgjidhjen e problemeve. Nga këto, 4 detyra me zgjedhjen e një përgjigjeje të saktë (A22-A25) dhe 6 detyra për të cilat është e nevojshme të jepet një përgjigje e detajuar (përcaktimi i tyre në vepër: C1; C2; ... C6).
...........................

Më 9 tetor 2012, Komiteti Nobel njoftoi dhënien e çmimit Nobel në Fizikë për Serge Haroche dhe David Wineland për "metodat eksperimentale të përparuara që kanë bërë të mundur matjen dhe kontrollin e sistemeve kuantike individuale".

Ndonjëherë ndodh që çmimi Nobel jepet për një zbulim të vetëm të bërë menjëherë, i cili ishte një supozim me fat ose një pasqyrë e shkëlqyer. Megjithatë, revolucioni në fizikë nuk ndodh gjithmonë kaq “lehtë”; më shpesh rezulton se vështirësitë qëndrojnë në rrugën e qëllimit njëra pas tjetrës, dhe çdo herë ju duhet të bëni zbulim i ri. Është ky përshkrim që zbatohet plotësisht për punën e fituesve të çmimit Nobel 2012 në fizikë - francezit Serge Haroche dhe amerikanit David Wineland. Ata luajtën rol kyç në arritjen madhështore të fizikës eksperimentale të dekadave të fundit - kontrolli mbi gjendjen kuantike të grimcave elementare individuale. Megjithatë, kjo nuk u bë menjëherë, por në disa piketa, duke u shtrirë për një të tretën e një shekulli dhe duke përfunduar me rezultate të zhurmshme (përfshirë aplikime praktike) të të dy laureatëve fjalë për fjalë vitet e fundit.

Përpara se të vazhdoni me histori e detajuar, është interesante të theksohen disa momente interesante, duke ndërthurur studimet e Aroshit dhe Vineland. Arosh punon me gjendjet kuantike fotone të vetme të kapur në rezonator dhe për një kohë të gjatë "të shkëputur" nga Bota e jashtme. Wineland punon me gjendjet kuantike të joneve të vetme të bllokuara dhe gjithashtu të izoluara nga ndikimet e jashtme kaotike. Por në të njëjtën kohë, Haroche përdor atomet për të vëzhguar gjendjen e një fotoni, dhe Vineland përdor fotone për të manipuluar gjendjet e joneve. Të dyja metodat bëjnë të mundur kryerjen eksperimentale të asaj që gjysmë shekulli më parë mund të konsiderohej vetëm " eksperiment mendimi”, si dhe për të studiuar se si bota kuantike dhe ajo klasike lidhen me njëra-tjetrën. Dhe së fundi, Arosh dhe Vineland janë miq të vjetër dhe të mirë.

Mrekullitë me fotone: vepra e Serge Haroche

Rezonatorë Super-Q

Hulumtimi i Serge Haroche ka të bëjë me optikën kuantike - një degë e fizikës që studion vetitë kuantike të fotoneve individuale, "copa elementare" të dritës. Zakonisht fotonet përdoren vetëm si "lajmëtarë" një herë - ato emetohen në burim, fluturojnë në fotodetektor dhe thithen atje. Nëse atyre u ndodh diçka gjatë rrugës, atëherë do ta dimë vetëm pas "vdekjes" së tyre. Jeta e një fotoni të tillë është kalimtare, nuk mund të mbahet dhe studiohet për një kohë të gjatë. Dhe Serge Haroche i vuri vetes pikërisht këtë qëllim - të mësojë se si të mbajë një foton të vetëm brenda mjaftueshëm gjatë vendosje eksperimentale dhe gjatë kësaj kohe shqyrtojeni me kujdes.

Në parim, është e mundur të mbash një foton duke e detyruar atë të nxitojë përpara dhe mbrapa midis dy pasqyrave konkave me cilësi ultra të lartë (konkaviteti i pasqyrave nuk lejon që fotoni të ikë anash). Vërtetë, shprehja "duke nxituar mbrapa dhe me radhë" nuk pasqyron me saktësi situatën. Kur gjatësia e valës së dritës është e krahasueshme me distancën midis pasqyrave, fotoni nuk lëviz më midis pasqyrave, por, sikur dridhet, ngrin midis tyre - rezulton të jetë në këmbë. valë e lehtë mbështetur në pasqyra. Një sistem i tillë pasqyrash quhet rezonator(V Letërsi angleze përdoret termi zgavër"zgavër").

Cilësia e izolimit të fotonit karakterizohet nga faktor cilësor rezonator, Q. Ky numër tregon, përafërsisht, sa herë fotoni do të reflektohet nga pasqyrat përpara se të zvarritet disi jashtë (ose, më saktë, sa herë koha e mbajtjes së fotonit është më e madhe se periudha e lëkundjes së valës së dritës) . Është e qartë se faktori i cilësisë varet në mënyrë kritike nga reflektimi i pasqyrave: sa më afër unitetit të jetë koeficienti i reflektimit, aq më i lartë është faktori i cilësisë.

NË diapazoni i mikrovalëve(gjatësi valore të rendit të milimetrave ose centimetrave), falë përdorimit të superpërçuesve, është e mundur të arrihet reflektim jashtëzakonisht i mirë. Tashmë në vitet 1970 dhe 1980, fizikanët kishin në dispozicion rezonatorë me një faktor cilësie prej miliona, dhe tani ai arrin në dhjetëra miliarda (Fig. 2). Në një rezonator të tillë, një foton me mikrovalë do të "jetojë" për të dhjetat e sekondës - një periudhë e madhe kohore për fizikën eksperimentale moderne. Gjatë kësaj kohe, është e mundur, pa nxitim, të gjenerohet një foton dhe të ndikohet në të dhe "skanoni" gjendjen e tij (si ta bëni këtë do të përshkruhet më poshtë). Më e rëndësishmja, fotonet janë zhvendosur në kategorinë e "grimcave" që jetojnë për një kohë të gjatë brenda strukturës eksperimentale, "grimca" mbi të cilat tashmë është e mundur të kryhen eksperimente të ndryshme.

Elektrodinamika kuantike në një rezonator

Dhe këtu në këtë histori shfaqet një "kthesë", e cila është shumë karakteristike fizika moderne. Krijimi i rezonatorëve me cilësi të lartë - një arritje e tillë në dukje plotësisht teknike - hapi një seksion të ri të fizikës themelore për fizikantët - elektrodinamika kuantike e rezonatorit(në Anglisht elektrodinamika kuantike e zgavrës, CQED). Kjo bëri të mundur kryerjen e eksperimenteve të tilla me fotone, të cilat fjalë për fjalë "hetuan" vetë themelet e fizikës kuantike dhe bënë të mundur studimin e tranzicionit misterioz midis sjelljes kuantike dhe asaj klasike të grimcave në një mënyrë të re (shiko artikullin e rishikimit: G. Walter. Maseri me një atom dhe eksperimente të tjera në elektrodinamikën kuantike të rezonatorit / / UFN 166, 777 (1996)).

Një nga shembujt më të qartë të eksperimenteve të tilla, i kryer në grupin e Serge Haroches, është një demonstrim eksperimental se jetëgjatësia e një atomi të vetëm të ngacmuar mund të ndryshohet shumë duke e vendosur atë në një rezonator të tillë.

Organizimi i eksperimentit është i thjeshtë, dhe rezultati, për syrin e patrajnuar, është thjesht i mahnitshëm. Mes dy pasqyrave bosh rezonatori (d.m.th., pa fotone brenda) fluturon një atom në një gjendje të ngacmuar. Në përgjithësi, atomet e ngacmuara janë të paqëndrueshme dhe pas një kohe të shkurtër, elektroni në të hidhet në një nivel më të ulët, duke emetuar një foton në proces. Duket se ky emetim spontan është një proces thjesht brendaatomik dhe jetëgjatësia e gjendjes së ngacmuar është një karakteristikë e brendshme e atomit. Sidoqoftë, rezulton se duke fluturuar përmes një rezonatori bosh, një atom mund të përshpejtojë ose, anasjelltas, të ngadalësojë procesin e "ndriçimit" të fotonit!

Unë ju sugjeroj të rimendoni këtë situatë. Një atom i ngacmuar është në një zbrazëti, askush nuk e "prek" atë (muret e rezonatorit janë një centimetër larg nga atomi!), Ne nuk e ndikojmë atë me asnjë fushë elektromagnetike të jashtme. ne jemi vetëm kufizoni vakumin rreth tij - dhe kjo tashmë është e mjaftueshme për të parandaluar ose, anasjelltas, për të kontribuar në emetimin e një fotoni.

Nga pikëpamja e intuitës së kësaj bote, situata është krejtësisht e pazakontë. Ne jemi mësuar me faktin se rezultati mund të shkaktojë vetëm një efekt të drejtpërdrejtë në objekt: qoftë përmes kontaktit të drejtpërdrejtë me të, ose përmes fushat e forcës. Dhe këtu na del sikur e ndalojmë apo e “nkurajojmë” kalbjen pa prekur fare atomin!

Çelësi i këtij paradoksi në dukje është se objektet kuantike jo lokale, pa pikë. Konkretisht, kur një atom lëshon një foton, atëherë ky foton nuk fluturon fare drejtpërdrejt nga një atom (Fig. 3). Një foton optik nuk mund të lokalizohet fare me saktësi atomike. Kjo është arsyeja pse atomet dhe molekulat nuk janë të dukshme në një mikroskop optik, dhe gjithashtu pse është e pakuptimtë të pyesësh, për shembull, nga cila pjesë e një molekule komplekse (të themi, një molekulë bojë) një foton lëshon kur emetohet. Arsyeja themelore kjo është ajo ndërveprimi elektromagnetik mjaft dobët, kështu që konstanta e strukturës së imët është një vlerë e vogël.

Është më e saktë të imagjinohet procesi i rrezatimit sikur një foton të shfaqet menjëherë në një vëllim të caktuar rreth atomit dhe pastaj të zgjerohet në të gjitha drejtimet (Fig. 3). Ky vëllim është urdhra të madhësisë më i madh se vëllimi i vetë atomit dhe rritet edhe më shumë me rritjen e gjatësisë së valës së fotonit, domethënë me ndryshimin midis nivelet e energjisë ndërmjet të cilave ka ndodhur kalimi. Prandaj, nëse disa objekte të huaja janë në këtë vëllim, për të cilat fotoni i ardhshëm mund të "kapë", atëherë ata mund të ndryshojnë shpejtësinë e rrezatimit të tij.

Eksperimentet e Haroche përdorën atome të veçanta, shumë të ngacmuara (këto janë të ashtuquajturat gjendje Rydberg të atomit). Në to, ndryshimi midis niveleve të energjisë midis të cilave ndodh tranzicioni është aq i vogël sa gjatësia e valës së fotonit të emetuar është mjaft vlerë makroskopike - milimetra dhe centimetra. Edhe pse vetë atomi është i vogël, por kur ai "përpiqet" të emetojë një foton, ai "heton situatën" në një vëllim centimetër.

Rezonatori i përdorur nga Haroche ishte me përmasa të krahasueshme, dhe kjo e lejoi atë të ndikonte në shkallën e kalbjes. Për shembull, në një rezonator shumë të vogël, fotoni i emetuar thjesht nuk do të përshtatej - dhe vetëm ky fakt parandalon emetimin e tij, stabilizohet gjendje e ngacmuar. Nëse madhësia e rezonatorit zgjidhet në mënyrë që fotoni të përshtatet në mënyrë të barabartë në të, atëherë do të jetë edhe më i përshtatshëm që atomi të lëshojë një foton të tillë, probabiliteti i rrezatimit rritet ndjeshëm (Fig. 4).

Me drejtësi, duhet thënë se ky efekt nuk ishte aspak një surprizë për fizikantët. Kjo sjellje u parashikua teorikisht nga Edward Purcell në vitin 1946, dhe sugjerimet e para eksperimentale të një sjelljeje të tillë u shfaqën në fillim të viteve '70. Vërtetë, atëherë bëhej fjalë për rrezatimin e molekulave të vendosura midis dy pasqyrave të sheshta, dhe efekti ishte mjaft "i ndyrë". Serge Haroche dhe bashkëpunëtorët e tij kanë arritur një efekt shumë më të fortë dhe më të pastër: në punimin e tyre të vitit 1983, ata raportojnë rreth pesëqind (!) përshpejtimin e emetimit të fotoneve. Edhe një herë ndjeni gjallërinë: shkëlqimi u intensifikua vetëm për faktin se ne rruga e duhur kufizuar hapësirën në vakum rreth emetuesit!

Katër vjet më vonë, efekti u demonstrua nga disa grupet kërkimore dhe në diapazonin optik, si në drejtim të amplifikimit ashtu edhe në zbutjen e rrezatimit me dhjetëra herë. Mund të thuhet pa ekzagjerim se ka filluar epoka e manipulimit të ritmeve të proceseve brendaatomike. Një përshkrim i situatës që nga viti 1989 mund të gjendet në ditarin e Haros dhe Kleppner Fizika sot. Dhe grupi i Serge Haroche, ndërkohë, vazhdoi ...

Rezultatet e numërimit të fotoneve dhe fishekzjarrëve

Kur po flasim rreth eksperimenteve me një ose më shumë grimca, lind një pyetje e natyrshme: si mund të matet numri i grimcave? Për elektronet, të themi, përgjigja është e thjeshtë: duhet të matni ngarkesë elektrike objekt dhe pjesëtojeni me ngarkesën e një elektroni. Por si të matni se sa fotone janë "ngecur" midis pasqyrave të rezonatorit?

Problemi me fotonet është se ato absorbohen lehtësisht. Nëse ka një numër të madh fotonesh, atëherë kjo nuk është domethënëse - kështu është intensiteti i elektricitetit klasik ose fushë magnetike tarifat e testimit. Por kur ka pak fotone, nuk është mirë t'i thithni ato - kjo ndryshon plotësisht gjendjen e objektit që matet. Ndoshta ju mund të bëni pa të disi? Rezulton se po. Në mekanikën kuantike, jo të gjitha matjet e ndryshojnë gjendjen e sistemit; ekzistojnë të ashtuquajturat matje kuantike jo shkatërruese (në anglisht matjet kuantike të mosprishjes) të cilët arrijnë të bëjnë pa të (ky lloj matjeje, meqë ra fjala, u sugjerua nga fizikan sovjetik Vladimir Braginsky).

Përdorimi praktik i një standardi të frekuencës ultra të saktë është se ai lejon që dikush të vërejë dhe të përdorë për qëllime praktike efekte jashtëzakonisht të dobëta fizike. Një shembull kryesor këtu është një tjetër dyvjeçar, falë të cilit efekti teori e përgjithshme relativiteti (!) mund të përdoret në gjeodezi dhe hidrologji (!) falë përdorimit të orëve atomike ultra precize. Çështja këtu është se, sipas teorisë së përgjithshme të relativitetit, koha rrjedh ndryshe në një fushë gravitacionale me intensitet të ndryshëm. Kur largohet nga sipërfaqja e Tokës, fusha gravitacionale fillon të dobësohet, dhe për këtë arsye shpejtësia e orës që ndodhet në lartësi të ndryshme, do të jetë ndryshe. Ekipi i Vineland raporton se ata ishin në gjendje të shihnin këtë mospërputhje me një diferencë lartësie prej më pak se 1 metër!

Të tillë lidhje e ngushtë midis degëve të ndryshme të fizikës dhe dalja e tyre e papritur në aplikime praktike është një tipar karakteristik shkenca moderne. Dhe nëse flasim për përfitimet praktike të fizikës themelore, atëherë puna e laureatëve aktualë të Nobelit konfirmon edhe një herë vlefshmërinë e tezës: duke përdorur shkenca themelore gjejmë dhe përdorim në praktikë të reja dukuritë natyrore , të cilat thjesht nuk mund t'i merrnim me mend, u mbërthyen në kuadrin e propozimeve "inovatore" ose "racionalizuese" të bazuara në fizikën e vjetër.

Literatura dhe lidhjet:

Artikujt kryesorë nga Serge Haroche:

P. Goy, J. M. Raimond, M. Gross dhe S. Haroche. Vëzhgimi i emetimit spontan me një atom të zgjeruar me zgavër // Fiz. Rev. Lett. 50, 1903 (1983).
W. Jhe, ..., S. Haroche. Shtypja e zbërthimit spontan në frekuencat optike: Testi i anizotropisë së fushës vakum në hapësirën e kufizuar // Fiz. Rev. Lett. 58, 666 (1987).
M. Brune, ..., S. Haroche. Realizimi i oshilatorit maser me dy foton // Fiz. Rev. Lett. 59, 1899 (1987).
M. Brune, ..., S. Haroche. // Fiz. Rev. Lett. 77, 4887 (1996).
S. Gleyzes, ..., S. Haroche. Kërcimet kuantike të dritës që regjistrojnë lindjen dhe vdekjen e një fotoni në një zgavër // Natyra 446, 297 (15 mars 2007).
S. Deleglise, ..., S. Haroche. // Natyra 455, 510 (25 shtator 2008).

Artikujt kryesorë nga David Wineland:

D. J. Wineland, R. E. Drullinger dhe F. L. Walls. Ftohja e presionit të rrezatimit të absorbuesve rezonantë të lidhur // Fiz. Rev. Lett. 40, 1639 (1978).
D. J. Wineland dhe Wayne M. Itano. Spektroskopia e një Mg + Jon të Vetëm // Fiz. Lett. A 82, 75 (1981).
F. Diedrich, J. C. Bergquist, W. M. Itano dhe D. J. Wineland. Ftohja me lazer në energjinë e pikës zero të lëvizjes // Fiz. Rev. Lett. 62, 403 (1989).
Resolved-Sideband Raman Ftohja e një atomi të lidhur me energjinë 3D me pikë zero // Fiz. Rev. Lett. 75, 4011 (1995).
C. Monroe, ..., D. J. Wineland. Demonstrimi i një Porte Kuantike Themelore Logjike Procedurat e konferencës së atomeve, zgavrave dhe fotoneve kushtuar 65 vjetorit të Serge Haroche, të cilat përmbajnë komente interesante historia e zhvillimit të kësaj fushe të fizikës.

Detyrat e testimit të centralizuar në fizikë në 2012 (versioni i vlerësuar)
Opsioni 1.
Pjesa A.

A1.Çfarë instrumenti përdoret për të matur forcën rryme elektrike në një zinxhir? [zgjidhje]
1) voltmetër;
2) termometër;
3) ampermetër;
4) kronometër;
5) dinamometri.

A2. Lëvizja e dy trupave jepet nga ekuacionet x 1 \u003d (15 + 2t 2) m Dhe x 2 \u003d (19 - 2t 2) m, Ku t− koha në sekonda. Gjeni koordinatat e takimit të tyre. Pas çfarë periudhe kohore trupat do të kenë të njëjtën koordinatë? [zgjidhje]
1) 16 m dhe 1 s;
2) 17 m dhe 1 s;
3) 17 m dhe 0,5 s;
4) 16 m dhe 0,5 s;
5) 18 m dhe 0,5 s.

A3. Trajektorja lëvizje uniforme kërmilli është trekëndësh barabrinjës. Nëse kërmilli zvarritet përgjatë njërës anë të trekëndëshit me një shpejtësi mesatare v cf1 = 1,5 mm/s, në anën tjetër − v av2 = 1,0 mm/s, nga pala e tretë v av3 = 1,5 mm/s, Kjo Shpejtësia mesatare koklea përgjatë gjithë trajektores është ... [zgjidhje]
1) ≈ 1,1 mm/s;
2) ≈ 1,2 mm/s;
3) ≈ 1.3 mm/s;
4) ≈ 1,4 mm/s;
5) ≈ 1,5 mm/s.

A4. Figura tregon tre forca që veprojnë në një trup me masë 1 kg, duke u mbështetur në një kornizë inerciale referimi. Nëse një qelizë i përgjigjet fuqisë 10 N, atëherë trupi do të lëvizë … me modul nxitimi … [zgjidhje]
1) në drejtim të forcës F2, 10 m/s 2;
2) në drejtim të forcës F3, 5 m/s 2;
3) në drejtim të forcës F1, 10 m/s 2;
4) kundër drejtimit të forcës F2, 10 m/s 2;
5) trupi do të pushojë, 0 m/s 2.

A5. Një gur i hedhur horizontalisht shpejtësia fillestare v o = 15 m/s ra në tokë me shpejtësi v = 25 m/s. Sa zgjati fluturimi i trupit?
1) 0,5 s;
2) 1 s;
3) 1,5 s;
4) 2 s;
5) 2,5 s.

A6. Fillimisht, enët komunikuese përmbajnë merkur (shih figurën). Pasi një kolonë uji 68 cm e lartë derdhet në një enë të ngushtë, merkuri ngrihet në një enë të gjerë duke … mm? Dendësia e merkurit është 13,6 × 10 3 kg / m 3, dendësia e ujit 1,0 × 10 3 kg / m 3. [zgjidhje]
1) 1; 2) 10; 3) 100; 4) 25; 5) 5.

A7. Gjatë procesit, të kryer me një mol të një gazi ideal, u matën makro parametrat e mëposhtëm:

Si rezultat i matjeve të marra, mund të themi se procesi është ... [zgjidhje]
1) izotermike; 2) izokorik; 3) izobarike; 4) adiabatike; 5) arbitrare.

A8. Diagrami i presionit kundrejt temperaturës tregon gjendjet e një substance. Në çfarë gjendje molekulat e një lënde kanë mesataren më të lartë energjia kinetike? [zgjidhje]
1) 5; 2) 4; 3) 3; 4) 2; 5) 1.

Pjesa B.
NË 1. Diametri i rrotave të biçikletës d = 70 cm, marshi kryesor ka Z 1 = 48 dhëmbë, dhe të shtyrëve Z 2 = 18 dhëmbë. Me çfarë shpejtësie (në km/h) është duke lëvizur çiklisti me këtë biçikletë me një ritëm pedalimi n = 1 rpm? [zgjidhje]
Koleksioni i problemeve në fizikë A.P. Rymkevich №102

NË 2. Nëse mjeti peshon m = 2 t të tërhequr me një kabllo ngurtësie k = 100 kN/m me nxitim a = 0,5 m/s 2, atëherë zgjatja e kabllit është … cm. Injoroni fërkimin. [zgjidhje]

NË 3. Në fund të enës shtrihet një top me rreze R=10cm, i bërë nga një substancë me një dendësi p o. Një enë është e mbushur me një lëng me një densitet ρ 1 \u003d 1000 kg / m 3 në një nivel të barabartë me rrezen e topit. Pastaj një lëng me dendësi derdhet në enë ρ 2 \u003d 800 kg / m 3 në mënyrë që lëngjet të mos përzihen dhe kufiri të mos lëvizë. Doli se pasi topi u zhduk nën sipërfaqen e lëngut, presioni i tij në fund të anijes u zhduk. Sa është dendësia e topit. [zgjidhje]

NË 4. në një top të masës M = 250 g i varur në një fije të gjatë l = 50 cm, një plumb në masë që fluturon horizontalisht m = 10 g. Me çfarë shpejtësie minimale të plumbit do të bëjë topi kthesë e plotë në një plan vertikal? [zgjidhje]

NË 5. Një nishan i një gazi ideal monatomik transferohet nga gjendja 1 në një gjendje 3 me ngrohje izobarike 1 − 2 dhe ftohje izokorike 2 − 3 . Vendndodhja është ndezur 1 − 2 gazi funksionon A = 1250 J. Gjatë gjithë tranzicionit 1 − 2 − 3 gazi merr total ( shuma algjebrike) sasia e nxehtësisë Q = 750 J. Nëse shuma e temperaturave T 2 + T 3 \u003d 740 K, pastaj në 1 m theksoni se temperatura është … TË. Merrni konstantën e gazit universal të barabartë me R = 8,3 J/(mol × K). [zgjidhje]

NË 6. Dy cilindra plumbi nxehen në një temperaturë t 1 \u003d 18 ° C Dhe t 2 \u003d 90 ° C vihet në kontakt. Nëse neglizhojmë shkëmbimin e nxehtësisë me mjedisi, pastaj kur vendoset ekuilibri termik cilindrat do të kenë një temperaturë të barabartë me … оС. Kapaciteti specifik termik i plumbit c = 120 J/(kg × °C), dendësia e plumbit ρ \u003d 11300 kg / m 3. [zgjidhje]

NË 7. Gjatë testimit të një motori ngrohjeje që funksionon sipas ciklit Carnot, u mor varësia e temperaturës së ngrohësit dhe frigoriferit në kohë. Maksimumi efikasiteti termik makina është e barabartë me …%. [zgjidhje]

NË 8. Tre ngarkesa të barabarta në madhësi dhe shenjë q = 1 nC të vendosura në vakum përgjatë një vije të drejtë në distanca të barabarta L=20 cm nga njeri tjetri. Moduli i tensionit fushe elektrike, krijuar nga këto akuza, në pikë ME(shih figurën) është e barabartë me … V/m. [zgjidhje]

NË 9. Burimi me EMF 2.2B dhe rezistencën e brendshme 1 ohm mbyllur me tel bakri, masa e të cilit 30,3 g. Rezistenca e telit është e barabartë me rezistencën e brendshme të burimit. Në sa gradë do të nxehet teli 5 minuta nëse kapaciteti termik specifik i bakrit është 378 J/(kg.K)? [zgjidhje]

B10. Diametri i unazës d = 6 mm prej teli shume te holle me rezistence ρ = 2 × 10 −8 Ω × m dhe dendësia D \u003d 9 × 10 3 kg / m 3, fluturon në vijë të drejtë midis poleve të magnetit, pa pasur kohë të rrotullohet. Vlerësoni ndryshimin e shpejtësisë së unazës nëse shpejtësia e saj para kalimit ishte v o = 20 m/s. Fusha magnetike është e drejtuar pingul me rrafshin e unazës, vektori i shpejtësisë së unazës është paralel me rrafshin e unazës. Varësia e induksionit magnetik të fushës nga koordinata X(përgjatë së cilës lëviz unaza) është paraqitur në figurë, ku B o \u003d 1 T, a = 10 cm. [zgjidhje]

NË 12. Grilë difraksioni përmban 200 goditje për milimetër. Drita monokromatike me një gjatësi vale normalisht bie në grilë 5750 angstrom. Në cilin kënd shihet rendi më i lartë i spektrit? [zgjidhje]

Ndalohet riprodhimi i të gjithë librit (testit) ose i ndonjë pjese të tij (të tij) pa lejen me shkrim të botuesit. Çdo shkelje do të ndiqet penalisht.
Me shumë keqardhje, mësues dhe jo vetëm fizikantë, për publikimin e detyrave origjinale të provës, përfundimtare testimi i centralizuar, ndiqen penalisht.
Testet origjinale do t'i gjeni në Koleksionin e Testeve. Fizika. Minsk "Aversev" 2012. Për të gjithë të interesuarit: në faqen e internetit faqe interneti Nuk do të gjeni detyra origjinale të testimit zyrtar, mos e humbni kohën tuaj, por kush na pengon të gjejmë detyra të ngjashme nga burime të hapura, koleksione detyrash, manuale të ndryshme. Detyrat që janë vendosur më sipër ndihmojnë në thelb për të kuptuar dhe kuptuar nivelin e kompleksitetit të detyrave që u ofrohen aplikantëve në testimin zyrtar në fizikë në 2012.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike