سوال ۲۱۸ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۳۹۸ · سوال ۲۱۸ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۳ · فصل ۴: آشنایی با فیزیک اتمی و هستهای
کدام یک از موارد زیر، با فیزیک کلاسیک قابل توجیه نیستند؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. ابتدا مرز فیزیک کلاسیک و فیزیک جدید را مشخص میکنیم. کتاب، مکانیک نیوتونی و نظریهٔ الکترومغناطیسی ماکسول را از نظریههای اصلی فیزیک کلاسیک معرفی میکند؛ بنابراین این دو، خودِ چارچوبهای کلاسیکاند، نه نمونههایی از پدیدههای توضیحناپذیر با فیزیک کلاسیک (فیزیک ۳، صفحههای ۹۵–۹۶).
۲. سپس پدیدههای خارج از توان توضیح فیزیک کلاسیک را شناسایی میکنیم. در مقدمهٔ فصل، اثر فوتوالکتریک و طیفهای خطی گسیلی و جذبی اتمها بهعنوان نمونههای چنین پدیدههایی معرفی شدهاند (فیزیک ۳، صفحهٔ ۹۶).
۳. منظور از طیف خطی، طیفی شامل طولموجهای معین و جدا از هم است که برای نمونه از گاز رقیق و کمفشار به دست میآید؛ بنابراین نباید آن را با طیف پیوستهٔ رشتهٔ داغ لامپ یکسان دانست (فیزیک ۳، صفحهٔ ۹۹). توضیح خطیبودن طیف اتمی به گسستهبودن ترازهای انرژی در مدل کوانتومی اتم مربوط است.
۴. سؤال میخواهد هر دو موردِ یک گزینه با فیزیک کلاسیک قابل توجیه نباشند. گزینهٔ اول شامل مکانیک نیوتونی و گزینههای سوم و چهارم شامل نظریهٔ ماکسولاند؛ پس حذف میشوند. تنها زوجِ فوتوالکتریک و طیف خطی، هر دو شرط سؤال را دارند.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز با دیدن فوتوالکتریک این گزینه را انتخاب کند و مورد دیگر را نسنجد؛ اما مکانیک نیوتونی خود از ارکان فیزیک کلاسیک است، نه پدیدهای که این فیزیک از توضیح آن ناتوان باشد.
- گزینهٔ ۳: ممکن است آشنایی با مبانی کوانتومی لیزر باعث انتخاب این گزینه شود؛ اما نظریهٔ الکترومغناطیسی ماکسول جزئی از فیزیک کلاسیک است، بنابراین هر دو موردِ این گزینه شرط سؤال را ندارند.
- گزینهٔ ۴: وجود طیف خطی، که توضیح آن به فیزیک کوانتومی نیاز دارد، ممکن است دانشآموز را به انتخاب این گزینه بکشاند؛ ولی نظریهٔ ماکسول از نظریههای اصلی فیزیک کلاسیک است و این گزینه را نادرست میکند.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- مقدمهٔ فصل چهارم را به یاد بیاورید: کدام نظریهها زیرمجموعهٔ فیزیک کلاسیکاند و کدام پدیدهها محدودیت آن را آشکار کردند؟
- در هر گزینه باید هر دو مورد شرط سؤال را داشته باشند؛ پس گزینهای که نام یکی از نظریههای اصلی فیزیک کلاسیک را دارد، کنار بگذارید.
- دو پدیدهٔ موردنظر به توضیح کوانتومیِ تبادل انرژی نور با ماده و گسستهبودن انرژیهای مجاز اتم مربوطاند؛ گزینهای را بیابید که هر دو را در کنار هم آورده باشد.