Десятого февраля на специальном семинаре Центра европейских ядерных исследований (ЦЕРН, Женева) были представлены результаты экспериментов, которые без преувеличения можно назвать сенсационными. Получено новое состояние материи, в котором кварки - "истинно элементарные частицы" (из них "собраны", в частности, протоны и нейтроны) - не связаны друг с другом, а перемещаются свободно. Согласно теории, именно в этом состоянии пребывала Вселенная первые 10 микросекунд после Большого взрыва. До сих пор эволюцию материи удавалось проследить не ранее чем до стадии трех минут после взрыва, когда уже сформировались ядра атомов.
Согласно современной теории строения вещества, микрочастицы, называемые адронами, состоят из кварков - бесструктурных частиц размером менее 10 -16 см, представляющих собой предел дробления материи (см. "Наука и жизнь" № 8, 1994 г.). Удерживают кварки вместе силы, возникающие при непрерывном излучении и поглощении ими глюонов (от английского glue - "клей"). Силы эти ведут себя парадоксальным образом: чем ближе расположены кварки, тем они слабее. Внутри протона или нейтрона кварки практически не взаимодействуют, но при попытке "разорвать" частицу силы их связи возрастают в миллионы раз. Поэтому освободить кварки и глюоны можно только затратой колоссальной энергии. Получить ее удалось в ускорителе тяжелых ионов.
Профессор Лучиано Майани, генеральный директор ЦЕРНа, считает, что сравнение результатов, полученных в рамках программы по ускорению тяжелых ионов, дало ясную картину нового состояния материи и подтвердило предсказание теории кварков. Не менее важно, что сделан большой шаг на пути понимания самых ранних этапов эволюции Вселенной. Впервые удалось получить материю, в которой кварки и глюоны не связаны, - кварк-глюонную плазму. Это новое, пятое, состояние вещества (до сих пор были известны твердое, жидкое, газообразное и плазменное, электронно-ионное состояния) открывает обширное поле для научных исследований. Следующий их этап начнется на коллайдерах (ускорителях на встречных пучках) тяжелых релятивистских ионов в Брукхэвене (США) и адронов в ЦЕРНе.
Эксперимент по ускорению тяжелых ионов заключался в следующем. Пучок ионов свинца разгонялся до энергии 33 ТэВ (1 тераэлектронвольт = 10 12 эВ) в суперускорителе протонов (CERN"s Super Proton Synchrotron), после чего попадал на мишени, расположенные в семи детекторах. При столкновении температура достигла триллиона градусов (10 12 К, в 100 тысяч раз больше, чем внутри Солнца), а плотность энергии в 20 раз превысила плотность ядерной материи. В этих условиях, как непреложно свидетельствуют экспериментальные данные, материя переходит в новое состояние, имеющее много общего с предсказанной ранее теоретически кварк-глюонной плазмой - "первобытным супчиком", в котором кварки и глюоны существовали по отдельности.
Программа исследований началась в 1994 году, после того как ускорители ЦЕРНа были усовершенствованы при участии ряда институтов Чехии, Франции, Индии, Италии, Германии, Швеции и Швейцарии. Новый источник ионов свинца был присоединен к построенным ранее протонному синхротрону (осуществлявшему предварительный разгон ионов) и суперускорителю протонов. Было проведено семь трудоемких экспериментов по измерению различных параметров столкновений свинец-свинец и свинец-золото (они получили названия NA44, NA45, NA49, NA50, NA52, WA97/NA57 и WA98). Некоторые из них прошли с использованием многоцелевых детекторов, позволивших регистрировать много разных частиц, получать глобальные характеристики событий. В других экспериментах, напротив, детекторы с накоплением сигнала регистрировали только редкие явления. Таким образом, общее представление о кварк-глюонной плазме было получено из отдельных "экспериментальных кусочков", подобно тому как собирают "паззлы" (картины-загадки) или мозаику. Данные каждого отдельного эксперимента не позволяли сделать определенные выводы, но вместе они позволили составить ясную картину явления. Методика, основанная на сопоставлении нескольких различных результатов, оказалась очень успешной.
Осуществленный проект - прекрасный пример сотрудничества и кооперации в области физических исследований. В экспериментах принимали участие физики из более чем двадцати стран, в том числе и российские ядерщики.
Результаты, полученные в ЦЕРНе, - стимул для продолжения работ. Чтобы подтвердить, что новая материя действительно представляет собой кварк-глюонную плазму, необходимо изучить ее свойства при более высоких и более низких температурах. Центром исследований пятого состояния вещества теперь станет коллайдер тяжелых релятивистских ионов Национальной лаборатории Брукхэвена; работы там начнутся уже в этом году. Предполагается исследовать столкновение ядер золота, ускоренных до энергии, в 10 раз большей, чем в женевском эксперименте.
Год назад в американских газетах и научно-популярных журналах появились письма с утверждениями, что планируемый эксперимент опасен. Их авторы считали, что выделение экстремально высокой энергии в очень малом объеме может привести к образованию "черной мини-дыры", которая начнет всасывать в себя окружающую материю. Это мнение получило столь сильный резонанс в прессе и на телевидении, что американские исследователи собрали авторитетную экспертную комиссию для ее проверки. Вывод был однозначным: подобные опасения безосновательны; вероятность образования "дыры" нулевая.
А с 2005 года эксперименты с тяжелыми ионами войдут также в программу большого ускорителя адронов LHC (Large Hadron Collaider) в ЦЕРНе.
В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. В двух из этих экспериментов наблюдалось одинаковое количество главных дифракционных максимумов. Укажите сначала номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с бóльшим периодом.
| Номер эксперимента | Период дифракционной | Длина волны падающего света |
|---|---|---|
| 1 | 2d | |
| 2 | d | |
| 3 | 2d | |
| 4 | d/2 | |
| 5 | d/2 |
Решение.
Условие интерференционных максимумов дифракционной решетки имеет вид: Решетки будут давать одинаковое количество максимумов при условии, что эти максимумы будут наблюдаться под одними и теми же углами Из таблицы находим, что в эксперименте 2 и 4 наблюдается одинаковое количество максимумов так, что Меньший период у решетки под номером 4, больший период у решетки под номером 2.
Ответ: 42.
Ответ: 42
Источник: Тренировочная работа по физике 28.04.2017, вариант ФИ10503
v B , в котором они движутся по дуге окружности
радиусом R v B = 1 Тл, и радиус R
1) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, имеют отрицательный электрический заряд.
2) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, могут иметь разные массы.
3) Удельный заряд (отношение заряда иона к его массе) всех ионов, участвующих в эксперименте, одинаков и равен Кл/кг.
4) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, имеют одинаковые массы.
5) Заряд всех ионов, участвующих в эксперименте, одинаков.
Решение.
В эксперименте участвуют разные ионы, они могут быть разной массы и разных зарядов. Удельный заряд всех ионов одинаков, можно найти с помощью силы Лоренца:
Значит, 2 и 3 утверждения верные.
Ответ: 23.
Ответ: 23
Источник: Тренировочная работа по физике 21.12.2016, вариант ФИ10203
В масс-спектрографе разные ионы, ускоренные предварительно электрическим полем до скорости v , попадают в область однородного магнитного поля с индукцией B , в котором они движутся по дуге окружности радиусом R . В таблице представлены следующие данные: начальная скорость иона v , с которой он влетает в магнитное поле с индукцией B = 1 Тл, и радиус R окружности, описываемой этим ионом в магнитном поле.
Выберите два верных утверждения, которые можно сделать на основании данных, приведённых в таблице.
1) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, имеют одинаковый по модулю электрический заряд.
2) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, имеют одинаковую массу.
3) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, заряжены положительно.
4) Все ионы, с которыми проводят эксперименты, могут быть разного знака.
5) Все ионы, участвующие в эксперименте, обладают одинаковыми удельными зарядами (отношением заряда иона к его массе).
Решение.
В эксперименте участвуют разные ионы, они могут быть разной массы и разных зарядов. Удельный заряд всех ионов одинаков:
Значит, утверждения 4 и 5 верные.
Ответ: 45.
Ответ: 45|54
Источник: Тренировочная работа по физике 21.12.2016, вариант ФИ10204
В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. Укажите сначала номер эксперимента, в котором наблюдалось наименьшее количество главных дифракционных максимумов, а затем – номер эксперимента, в котором наблюдалось наибольшее количество главных дифракционных максимумов.
| Номер эксперимента | Период дифракционной | Длина волны падающего света |
|---|---|---|
| 1 | 2d | |
| 2 | d | |
| 3 | 2d | |
| 4 | d/2 | |
| 5 | d/2 |
Решение.
Условие интерференционных максимумов дифракционной решетки имеет вид: При этом чем больше тем меньше будет видно дифракционных максимумов. Таким образом наименьшее количество главных дифракционных максимумов наблюдалось в эксперименте номер 5, а наибольшее - в эксперименте номер 1.
Ответ: 51.
Ответ: 51
Источник: Тренировочная работа по физике 28.04.2017, вариант ФИ10504
| A | Б |
Решение.
На картинке А мы видим постоянный магнит и катушку, к которой подключен амперметр. При помощи такого эксперимента можно наблюдать явление электромагнитной индукции, заключающееся в появлении в замкнутом контуре тока при изменении магнитного потока через контур в результате вдвижении/выдвижении магнита (А - 3).
На картинке Б изображены постоянный магнит и легкая магнитная стрелка. В магнитном поле постоянного магнита такая стрелка всегда будет ориентироваться вдоль силовых линий. Таким образом, при помощи эксперимента, схема которого изображена на рисунке Б, можно наблюдать картины силовых линий постоянного магнита (Б - 1).
Ответ: 31.
На рисунках изображены схемы физических экспериментов. Установите соответствие между этими экспериментами и их целью. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| A | Б |
Решение.
На картинке А мы видим катушку, к которой подключен амперметр, и катушку, которой подключен источник постоянного тока. Через вторую катушку течет ток, она создает вокруг себя магнитное поле. При помощи такого эксперимента можно наблюдать явление электромагнитной индукции, заключающееся в появлении в замкнутом контуре (первой катушке) тока при изменении магнитного потока через контур в результате приближения/удаления второй катушки (А - 3).
На картинке Б изображены постоянный магнит и поверхность, на которой рассыпаны железные опилки. В магнитном поле постоянного магнита опилки намагничиваются и ориентируются вдоль силовых линий поля магнита. Таким образом, при помощи эксперимента, схема которого изображена на рисунке Б, можно наблюдать картины силовых линий постоянного магнита (Б - 1).
Ответ: 31.
p этих газов от времени t . Известно, что начальные температуры газов были одинаковы.
Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.
1) Количество вещества первого газа меньше, чем количество вещества второго газа.
2) Так как по условию эксперимента газы имеют одинаковые объёмы, а в момент времени t = 40 мин они имеют и одинаковые давления, то температуры этих газов в этот момент времени также одинаковы.
3) В момент времени t = 40 мин температура газа 1 больше температуры газа 2.
4) В процессе проводимого эксперимента внутренняя энергия обоих газов увеличивается.
5) В процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.
Решение.
1) Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона Рассмотрим начальный момент времени. По условию объёмы и температуры газов одинаковы, а поскольку то
2) В изохорном процессе выполняется закон Шарля: И, значит,
3) Из п. 2 заключаем:
4) Внутренняя энергия одного моля идеального газа зависит только от температуры. При нагревании она увеличивается.
5) Так как по условию оба газа находятся в закрытых сосудах, то в процессе проводимого эксперимента оба газа не совершают работу.
Ответ: 45.
Приступив к изучению механики, ученик предположил, что модуль силы трения скольжения F бруска о горизонтальную поверхность стола прямо пропорционален модулю силы тяжести бруска. Эту гипотезу он решил проверить экспериментально. Положив на горизонтальную поверхность стола деревянный брусок с разными грузами, ученик равномерно тянул его, измеряя силу F динамометром. Результаты измерений значений F при разных значениях силы тяжести бруска с грузами отмечены на координатной плоскости { F} с учетом погрешности измерений. Какой вывод следует из результатов эксперимента?
1) условия проведения эксперимента не соответствуют проверяемой гипотезе
2) с учетом погрешности измерений эксперимент подтвердил правильность гипотезы
3) погрешности цзмерений настолько велики, что не позволили проверить гипотезу
4) коэффициент трения скольжения менялся при изменении массы бруска с грузами
Решение.
Гипотеза ученика заключается в том, что сила трения скольжения бруска о горизонтальную поверхность пропорциональна модулю силы тяжести, действующей на брусок. Из приведенных результатов видно, что с учетом погрешности измерений эксперимент подтвердил правильность гипотезы: все точки с учетом погрешности ложатся на аппроксимационную прямую.
Ответ: 2.
На рисунках изображены схемы физических экспериментов. Установите соответствие между этими экспериментами и их целью. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
| A | Б |
Решение.
На рисунке А представлена установка для наблюдение картины силовых линий электростатического поля точечных зарядов (A - 3).
На рисунке Б изображена схема эксперимента для наблюдение распределения потенциала вдоль прямого проводника с протекающим по нему электрическим током (Б - 2).
Ответ: 32.
В двух закрытых сосудах одинакового объёма (1 литр) нагревают два различных газа - 1 и 2. На рисунке показаны зависимости давления p этих газов от времени t . Известно, что начальные температуры газов были одинаковы. Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.
1) Количество вещества первого и второго газов равны.
2) В момент времени t = 40 мин температура второго газа больше температуры первого в два раза.
3) В момент времени t = 40 мин температура второго газа меньше температуры первого в два раза.
4) В процессе проводимого эксперимента внутренняя энергия газов растёт.
5) В процессе проводимого эксперимента оба газа совершают положительную работу.
Решение.
Согласно уравнению Клапейрона-Менделеева, давление, объем и абсолютная температура идеального газа связаны соотношением
Найдем чему равно отношение количества вещества первого газа к количеству вещества второго. Рассмотрим при этом момент времени при этом по условию
Значит количество вещества первого газа больше чем второго.
Отношение температур газов при
Это значит, что в момент времени температура газа 1 меньше температуры газа 2 в два раза.
Внутренняя энергия газа пропорциональна его температуре. При изохорном увеличении давления температура газа растёт, следовательно, в процессе проводимого эксперимента внутренняя энергия газов растёт.
Препарировать рака, скрестить двух разных мух и создать жизнь в пробирке - всем этим занимались ребята в лабораториях «Умного Новосибирска». Впервые - в НГТУ.
Четвёртая, но первая
«Баба, я уже скорей хочу на биологию!» - канючит девочка лет 10 в сером лабораторном халатике. «Ещё 15 минут - и начнётся» , - утешает та внучку. Тем временем из лифта выходят ещё ребятишки и осторожно подходят к столику регистрации.
«Здравствуйте, как ваше имя и фамилия? Сколько вам лет?» - от таких слов ребята сначала застывают, но быстро смелеют, начинают улыбаться и важничать. Каждый юный учёный получает бейджик своей команды: детей делят на пять групп, по возрасту.
Многие ребятишки приходят сюда не первый раз: проект «Умный Новосибирск» стартовал ещё в октябре. Это региональный партнёр «Умной Москвы»: сибирская столица стала 17-м городом, куда пришёл проект. Дети освоили уже три программы, новая называется «Биологические эксперименты». Впервые она проходит в НГТУ.
«Сегодня первая программа на серьёзной партнёрской основе - научной. Мы очень хотим, чтобы дети не просто занимались наукой, а занимались ей в тех стенах, где они, возможно, будут потом учиться. Чтобы они понимали, что в Новосибирске есть все возможности для развития», - рассказывает руководитель проекта «Умный Новосибирск» Анна Петухова.
Ещё одна особенность новосибирского проекта - активное участие взрослых. Пока ребятишки ставят опыты, для родителей читают научно-популярную лекцию и проводят интерактивную викторину.
«Для взрослых наш билет бесплатный - и мы просто даём им возможность не сидеть в телефоне. Родители, которые приводят к нам детей, как правило, сами очень умные, любят науку и всё, что с ней связано. К нам приходят и мамы, и папы, и бабушки с дедушками - это прекрасно. В других городах, конечно, тоже есть такие моменты, но в Новосибирске это особо ярко выражено. Видимо, сказывается академичность города», - продолжает Анна Петухова.
«А живых раздадите?»
.jpg)
Через 15 минут занятие ещё не начинается. Начинается знакомство - с лабораториями, вузом и «преподавателями». На небольшой презентации дети вместе с ведущим угадывают названия лабораторий и распределяются на команды. Поприветствовать гостей вуза приходит и ректор НГТУ Анатолий Батаев.
«У нас интерес меркантильный, - улыбается Анатолий Батаев. - Основная наша задача, чтобы в 11-м классе, когда вы будете выбирать ЕГЭ, вы выберете те предметы, которые нужны нашему университету. Я надеюсь, что вы - наши будущие потенциальные студенты».
Будущие студенты разбредаются по кабинетам и в один момент превращаются в настоящих учёных - сосредоточенных и отважных. Десятилетние ребятишки с готовностью препарируют раков и шутят, когда ведущая предлагает сравнить строение животных с мадагаскарским жуком: «А живых не раздадите?».
Занятие длится около двух часов. Дети проводят пять опытов: в лабораториях зоологии (здесь расчленяют раков), микробиологии, генетики, ботаники и зоологии. Каждый юный учёный получает «лабораторный журнал» - своеобразный путевой лист, куда нужно вписывать результаты исследований. Некоторые из них продолжатся и за стенами вуза: семена после опытов по ботанике и мухи после генетических экспериментов будут расти уже дома у ребят.
А самый трогательный эксперимент разворачивается в лаборатории зоологии: здесь проводятся наблюдения над мышами, очень даже безобидные. «Ни одна мышь не пострадает», - всем участникам это пообещали ещё перед опытами.
Программа для взрослых в это время не уступает детской по информативности. В одном из вопросов интерактивной викторины, например, разбирали популярное заблуждение: действительно ли пластиковый пакет опаснее для природы, чем бумажный? Задача с подвохом: если в стране налажена система вторичной переработки мусора, то пластик можно использовать бесконечно, не выбрасывая и не загрязняя среду. А вот насколько экологичен бумажный пакет, ради которого уничтожают леса?
Экономная экономика
«Биологические эксперименты» пройдут в НГТУ ещё дважды, 10-11 февраля: запланировано шесть программ.
Рассчитаны они на детей 7-14 лет, стоимость одного цикла - 1490 руб. Как признаётся Анна Петухова, в Новосибирске высокая цена вопросов не вызывает:
«Когда люди не видят того, что мы делаем, может показаться, что это дорого. Но как только они приходят, то видят, что одновременно работают пять лабораторий с оборудованием, пять полноценных мастер-классов. И это не просто дым, лёд, мишура - это дети делают своими руками».
После биологических опытов «Умный Новосибирск» представит ещё три программы до лета: потом перерыв на три месяца. Это «Хирургия», «Научный детектив» и «Палеонтология». Купить билеты на все занятия можно .
Мы привыкли считать себя разумными, самостоятельными людьми, которые не расположены к необъяснимым проявлениям жестокости или безразличия. На самом деле это совсем не так - в определенных обстоятельствах homo sapiens удивительно легко расстаются со своей «человечностью».
Эксперимент Аша, 1951 г.
Исследование было направлено на изучение конформизма в группах. Студентов-добровольцев приглашали якобы на проверку зрения. Испытуемый находился в группе с семью актерами, чьи результаты не учитывались при подведении итогов. Молодым людям показывали карточку, на которой была изображена вертикальная линия. Потом им показывали другую карточку, где было изображено уже три линии - участникам предлагалось определить, какая из них соответствует по размеру линии с первой карточки. Мнения испытуемого спрашивали в самую последнюю очередь.
Подобная процедура проводилась 18 раз. В первые два захода подговоренные участники называли правильные ответы, что было несложно, поскольку совпадение линий на всех карточках было очевидным. Но затем они начинали единогласно придерживаться заведомо неверного варианта. Иногда одному или двум актерам в группе указывали 12 раз выбирать правильные варианты. Но, несмотря на это, испытуемые испытывали крайний дискомфорт от того, что их мнение не совпадало с мнением большинства.
В итоге 75% студентов хотя бы один раз не были готовы выступить против мнения большинства - они указывали на ложный вариант, несмотря на очевидное визуальное несоответствие линий. 37% всех ответов оказались ложными, и только один испытуемый из контрольной группы в тридцать пять человек допустил одну ошибку. При этом, если участники группы расходились во мнениях или же когда независимых испытуемых в группе было двое, вероятность совершения ошибки снижалась в четыре раза.
Что это говорит о нас?
Люди сильно зависят от мнения группы, в которой находятся. Даже если оно противоречит здравому смыслу или нашим убеждениям, это не значит, что мы сможем ему противостоять. Пока существует хотя бы призрачная угроза осуждения со стороны окружающих, нам бывает намного легче заглушить свой внутренний голос, чем отстаивать свою позицию.
Эксперимент с добрым самаритянином, 1973 г.
Притча о добром самаритянине рассказывает о том, как путник безвозмездно помог на дороге израненному и ограбленному человеку, мимо которого проходили все остальные. Психологи Дэниеэл Бастон и Джон Дарли решили проверить, как сильно подобные нравственные императивы влияют на поведение человека в стрессовой ситуации.
Одной группе студентов семинарии рассказали притчу о добром самаритянине и затем просили прочитать проповедь о том, что они услышали в другом здании кампуса. Второй группе было поручено подготовить речь о различных возможностях для устройства на работу. При этом некоторых из испытуемых просили особенно торопиться на пути к аудитории. По дороге из одного здания в другое студенты встречали на пустой аллее лежавшего на земле человека, который выглядел так, словно он нуждался в помощи.
Выяснилось, что студенты, готовившие на пути речь о добром самаритянине, реагировали на подобную экстренную ситуацию так же, как и вторая группа испытуемых - на их решение влияло исключительно ограничение времени. Только 10% семинаристов, которых попросили прийти в аудиторию как можно скорее, оказали незнакомцу помощь - даже если незадолго до этого они услышали лекцию о том, как это важно помогать ближнему в тяжелой ситуации.
Что это говорит о нас?
Мы можем с удивительной легкостью отказываться от религии или любых других этических императивов, когда нам это выгодно. Люди склонны оправдывать свое безразличие словами «это меня не касается», «я все равно ничем не смогу помочь» или «здесь справятся без меня». Чаще всего это происходит не во время катастроф или кризисных ситуаций, а в ходе обыденной жизни.
Эксперимент безразличного свидетеля, 1968 г.
В 1964 году преступное нападение на женщину, которое повторилось дважды в течение получаса, закончилось ее смертью на пути в больницу. Свидетелями преступления стало более десятка человек (в своей сенсационной публикации журнал Time ошибочно указывал на 38 человек), и тем не менее никто не удосужился отнестись к происшествию с должным вниманием. По мотивам этих событий Джон Дарли и Биб Латейн решили провести свой собственный психологический эксперимент.
Они пригласили добровольцев поучаствовать в дискуссии. Уповая на то, что обсуждаться будут крайне деликатные вопросы, согласившимся участникам предлагалось общаться удаленно - при помощи переговорных устройств. Во время разговора один из собеседников симулировал эпилептический припадок, который можно было явственно распознать по звукам из спикеров. Когда разговор проходил один на один, 85% испытуемых живо реагировали на случившиеся и пытались оказать пострадавшему помощь. Но в ситуации, когда участник эксперимента полагал, что кроме него в разговоре участвует еще 4 человека, только у 31% находились силы, чтобы сделать попытку как-то повлиять на ситуацию. Все остальные считали, что этим должен заниматься кто-то другой.
Что это говорит о нас?
Если вы думаете, что большое число людей вокруг обеспечивает вашу безопасность, - это совсем не так. Толпа может быть безразлична к чужой беде, особенно когда в трудную ситуацию попадают люди из маргинальных групп. Пока рядом есть кто-то еще, мы с радостью перекладываем на него ответственность за происходящие.
Стэнфордский тюремный эксперимент, 1971 г.
Военно-морской флот США хотел лучше понять природу конфликтов в его исправительных учреждениях, поэтому ведомство согласилось оплатить эксперимент поведенческого психолога Филиппа Зимбардо. Ученый оборудовал подвал Стэндфордского университета как тюрьму и пригласил мужчин-добровольцев, чтобы те примерили на себя роли охранников и заключенных - все они были студентами колледжей.
Участники должны были пройти тест на здоровье и психическую устойчивость, после чего по жребию были разделены на две группы по 12 человек - надсмотрщики и заключенные. Охранники носили форму из военного магазина, которая копировала настоящую форму тюремных надсмотрщиков. Также им были выданы деревянные дубинки и зеркальные солнцезащитные очки, за которыми не было видно глаз. Заключенным предоставили неудобные одежды без нижнего белья и резиновые шлепанцы. Их называли только по номерам, которые были пришиты к форме. Также они не могли снимать с лодыжек маленькие цепочки, которые должны были постоянно напоминать им об их заключении. В начале эксперимента заключенных отпустили домой. Оттуда их якобы арестовывала полиция штата, которая содействовала проведению эксперимента. Они проходили процедуру снятия отпечатков пальцев, фотографирования и зачитывания прав. После чего их раздевали догола, осматривали и присваивали номера.
В отличие от заключенных, охранники работали посменно, но многие из них в ходе эксперимента с удовольствием выходили на работу сверхурочно. Все испытуемые получали $15 в день ($85 долларов c учетом инфляции при пересчете для 2012 года). Сам Зимбардо выступил как главный управляющий тюрьмы. Эксперимент должен был продлиться 4 недели. Перед охранниками ставилась одна-единственная задача - обход тюрьмы, который они могли проводить так, как сами того захотят, но без применения силы к заключенным.
Уже на второй день узники устроили бунт, во время которого они забаррикадировали вход в камеру при помощи кроватей и дразнили надзирателей. Те в ответ применили для успокоения волнений огнетушители. Вскоре они уже заставляли своих подопечных спать обнаженными на голом бетоне, а возможность воспользоваться душем стала для узников привилегией. В тюрьме начала распространяться ужасная антисанитария - заключенным отказывали в посещении туалета за пределами камеры, а ведра, которые они использовали для облегчения нужды, запрещали убирать в качестве наказания.
Садистские наклонности проявил каждый третий охранник - над арестантами издевались, некоторых заставляли мыть сливные бочки голыми руками. Двое из них были настолько морально травмированы, что их пришлось исключить из эксперимента. Один из новых участников, пришедший на смену выбывшим, был настолько шокирован увиденным, что вскоре объявил голодовку. В отместку его поместили в тесный чулан - одиночную камеру. Другим заключенным предоставили выбор: отказаться от одеял или оставить смутьяна в одиночке на всю ночь. Своим комфортом согласился пожертвовать только один человек. За работой тюрьмы следило около 50 наблюдателей, но только девушка Зимбардо, которая пришла провести несколько интервью с участниками эксперимента, возмутилась происходящим. Тюрьма в Стэмфорде была закрыта спустя шесть дней после того, как туда запустили людей. Многие охранники выказывали сожаление о том, что эксперимент закончился раньше времени.
Что это говорит о нас?
Люди очень быстро принимают навязываемые им социальные роли и настолько сильно увлекаются собственной властью, что грань дозволенного по отношению к другим стирается у них стремительно быстро. Участники Стэнфордского эксперимента не были садистами, они были самыми обычными людьми. Как и, возможно, многие нацистские солдаты или надсмотрщики-истязатели в тюрьме Абу-Грейб. Высшее образование и крепкое психическое здоровье не помешало испытуемым применить насилие к тем людям, над которыми они имели власть.
Эксперимент Милгрэма, 1961 г.
Во время Нюрнбергского процесса многие осужденные нацисты оправдывали свои действия тем, что они просто выполняли чужие приказы. Воинская дисциплина не позволяла им ослушаться, даже если сами указания им не нравились. Заинтересованный этими обстоятельствами Йельский психолог Стэнли Милгрэм решил проверить, как далеко могут зайти люди в причинении вреда другим, если это входит в их служебные обязанности.
Участников эксперимента набрали за небольшое вознаграждение среди добровольцев, ни один из которых не вызывал опасений у экспериментаторов. В самом начале между испытуемым и специально подготовленным актером якобы разыгрывались роли «ученика» и «учителя», причем испытуемому всегда доставалась вторая роль. После этого актера-«ученика» демонстративно привязывали к креслу с электродами, а «учителю» давали ознакомительный разряд тока в 45 В и отводили в другую комнату. Там его усаживали за генератором, где были расположены 30 переключателей от 15 до 450 В с шагом в 15 В. Под контролем экспериментатора - человека в белом халате, который все время находился в комнате, - «учитель» должен был проверять запоминание «учеником» множества пар ассоциаций, которые были зачитаны ему заранее. За каждую ошибку тот получал наказание в виде разряда тока. С каждой новой ошибкой разряд увеличивался. Группы переключателей были подписаны. Завершающая подпись сообщала следующее: «Опасно: трудно переносимый удар». Последние два переключателя находились вне групп, были графически обособлены и помечены маркером «X X X». «Ученик» отвечал при помощи четырех кнопок, его ответ обозначался на световом табло перед учителем. «Учителя» и его подопечного разделяла глухая стена.
Если «учитель» колебался при назначении наказания, экспериментатор, чья настойчивость увеличивалась по мере увеличения сомнений, с помощью специально заготовленных фраз убеждал его продолжать. При этом он ни в коем случае не мог угрожать «учителю». По достижении 300 вольт из комнаты «ученика» были слышны явственные удары в стенку, после этого «ученик» прекращал отвечать на вопросы. Молчание в течение 10 секунд трактовалось экспериментатором как неправильный ответ, и он просил увеличивать мощность удара. На следующем разряде в 315 вольт еще более настойчивые удары повторялись, после чего «ученик» прекращал реагировать на вопросы. Чуть позже, в другом варианте эксперимента комнаты не были так же сильно звукоизолированны, а «ученик» заранее предупреждал, что у него проблемы с сердцем и дважды - на разрядах в 150 и 300 вольт жаловался на плохое самочувствие. В последнем случае он отказывался продолжать свое участие в эксперименте и начинал громко вскрикивать из-за стены, когда ему назначались новые удары. После 350 В он прекращал подавать признаки жизни, продолжая получать разряды тока. Эксперимент считался законченным, когда «учитель» трижды применял максимально возможное наказание.
65% всех испытуемых дошли до последнего переключателя и не останавливались, пока их не просил об этом экспериментатор. Лишь 12,5% отказывались продолжать сразу после того, как жертва первый раз стучала в стену - все остальные продолжили нажимать на кнопку даже после того, как из-за стены переставали поступать ответы. Позже этот эксперимент проводился еще много раз - в других странах и обстоятельствах, с вознаграждением или без, с мужскими и женскими группами - если базовые основные условия оставались неизменными, не меньше 60% испытуемых доходило до конца шкалы - несмотря на собственный стресс и дискомфорт.
Что это говорит о нас?
Даже будучи сильно подавленными, вопреки всем прогнозам экспертов, подавляющее большинство испытуемых было готово проводить через незнакомого человека смертельные удары током только из-за того, что рядом находился человек в белом халате, который говорил им это делать. Большинство людей удивительно легко идет на поводу у авторитетов, даже если это влечет за собой разрушительные или трагичные последствия.
| 21-36
В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. В двух из этих экспериментов наблюдалось одинаковое количество главных дифракционных максимумов. Укажите сначала номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с меньшим периодом, а затем – номер эксперимента, в котором использовалась дифракционная решётка с бóльшим периодом.
| Номер эксперимента | Период дифракционной | Длина волны падающего света |
|---|---|---|
| 1 | 2d | |
| 2 | d | |
| 3 | 2d | |
| 4 | d/2 | |
| 5 | d/2 |
Решение.
Условие интерференционных максимумов дифракционной решетки имеет вид: Решетки будут давать одинаковое количество максимумов при условии, что эти максимумы будут наблюдаться под одними и теми же углами Из таблицы находим, что в эксперименте 2 и 4 наблюдается одинаковое количество максимумов так, что Меньший период у решетки под номером 4, больший период у решетки под номером 2.
Ответ: 42.
Ответ: 42
Источник: Тренировочная работа по физике 28.04.2017, вариант ФИ10503
Оптическая схема представляет собой дифракционную решётку и недалеко расположенный параллельно ей экран. На решётку нормально падает параллельный пучок видимого глазом белого света.
Выберите верное утверждение, если таковое имеется.
А. Данная оптическая схема позволяет наблюдать на экране набор радужных дифракционных полос.
Б. Для того чтобы получить на экране изображение дифракционных максимумов, необходимо установить на пути светового пучка собирающую линзу, в фокальной плоскости которой должна находиться дифракционная решётка.
1) только А
2) только Б
4) ни А, ни Б
Решение.
Дифракционная решетка дает максимумы в направлениях, задаваемых условием где - период решётки, а - порядок максимума. Как видно, это условие зависит от длины волны поэтому свет разных частот преломляется дифракционной решеткой немного по-разному. Это в принципе дает возможность видеть радужный спектр света.
Однако все лучи, соответствующие определенному максимуму и определенной длине волны, после прохождения дифракционной решетки распространяются параллельно друг другу, тем самым образуя параллельный пучок света. Такой параллельный пучок не может дать на недалеко расположенном экране четкое изображение, поэтому утверждение А для данной оптической ситсемы оказывается неверным. Ситуацию спасла бы собирающая линза, которую нужно расположить таким образом, чтобы ее фокальная плоскости совпадала с экраном. Как известно, тонкая линза собирает в точку, расположенную на фокальной плоскости, любой параллельный пучок света. Однако в утверждении Б предлагается такую линзу поставить иначе. Таким образом можно заключить, что ошибочно и утверждение Б.
Ответ: 4.
Ответ: 4
Антон
Валентина Гизбрехт
16.06.2016 13:32
В тексте задачи написано "можно наблюдать", следовательно глаза включены в схему опыта. Тогда почему неверен ответ А?
Антон
«наблюдать на экране »
Если смотреть глазом, то увидим радугу, а если поместить экран и смотреть на него, то - нет.
Свет с длиной волны ангстрем падает нормально на дифракционную решётку. Одному из главных дифракционных максимумов соответствует угол дифракции 30°, а наибольший порядок наблюдаемого спектра равен 5. Найдите период данной решётки.
Справка: 1 ангстрем = 10 −10 м.
Решение.
Условие наблюдения главных максимумов для дифракционной решетки имеет вид В данной задаче неизвестному порядку главного максимума соответствует угол дифракции так что где период решетки неизвестен, а — целое число.
Наибольший порядок наблюдаемого спектра соответствует углу дифракции так что период решетки равен
Подставляя это значение периода в формулу для порядка дифракционного максимума, получаем Ближайшее целое число, большее этого значения, равно 3, поэтому период решетки равен
3) Если уменьшить длину волны падающего света, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
4) Если заменить линзу на другую, с бóльшим фокусным расстоянием, и расположить экран так, чтобы расстояние от линзы до экрана по-прежнему было равно фокусному расстоянию линзы, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами уменьшится.
5) Если заменить дифракционную решётку на другую, с бóльшим периодом, то угол, под которым наблюдается первый дифракционный максимум, увеличится.
Решение.
m . Пучок лучей после тонкой линзы, согласно правилам построения изображений в ней, собирается в точку в фокальной плоскости линзы.
d , после неё в порядке m получается параллельный пучок света, идущий под таким углом что Максимальный порядок порядок определяется соотношением:
Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов не увеличится. 2 - неверно.
Если уменьшить длину волны падающего света, то согласно основному уравнению это приведёт к уменьшению углов и, как следствие, расстояние между первым и нулевым максимумом на экране уменьшится. 3 - верно.
Если заменить дифракционную решетку на решетку с большим периодом, то согласно основному уравнению это приведёт к уменьшению углов и, как следствие, мы будем наблюдать первый дифракционный максимум на экране под меньшим углом. 5 - неверно.
Ответ: 13.
На каком рисунке правильно показано взаимное расположение дифракционной решётки Р, линзы Л и экрана Э, при котором можно наблюдать дифракцию параллельного пучка света С?
Решение.
Правильное взаимное расположение указано на рисунке 4. Сначала должна произойти дифракция света С в дифракционной решетке Р. Пройдя решетку, свет пойдет несколькими параллельными пучками, соответствующими разным дифракционным максимумам. Затем необходимо эти параллельные пучки собрать в фокальной плоскости, это делает собирающая линза Л. Наконец, необходимо поставить экран, чтобы наблюдать на нем сфокусированные дифракционные максимумы (на рисунке разные дифракционные максимумы для удобства изображены разными цветами).
Ответ: 4.
Свет с неизвестной длиной волны падает нормально на дифракционную решётку с периодом и одному из главных дифракционных максимумов соответствует угол дифракции 30°. При этом наибольший порядок наблюдаемого спектра равен 5. Найдите длину волны света, падающего на решетку, и выразите его в ангстремах.
Справка: 1 ангстрем = 10 −10 м.
Решение.
Условие наблюдения главных максимумов для дифракционной решетки имеет вид В данной задаче неизвестному порядку главного максимума соответствует угол дифракции так что где длина волны неизвестна, а - целое число.
Наибольший порядок наблюдаемого спектра соответствует углу дифракции так что длина волны равна или
Подставляя это неравенство для длины волны в формулу порядка дифракционного максимума, получаем Ближайшее целое число, большее этого значения, равно 3, поэтому длина волны равна
Ответ:
Решение.
Минимальное расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Из рисунка видно, что на первой и второй решетках штрихи повторяются через три деления, на третьей - через два, а на четвертой - через четыре. Таким образом, максимальный период имеет дифракционная решетка под номером 4.
Ответ: 4
На рисунке изображены четыре дифракционные решётки. Минимальный период имеет дифракционная решётка под номером
Решение.
Минимальное расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Из рисунка видно, что на первой и второй решетках штрихи повторяются через три деления, на третьей - через два, а на четвертой - через четыре. Таким образом, минимальный период имеет дифракционная решетка под номером 3.
Ответ: 3
Дифракционная решётка, имеющая 1000 штрихов на 1 мм своей длины, освещается параллельным пучком монохроматического света с длиной волны 420 нм. Свет падает перпендикулярно решётке. Вплотную к дифракционной решётке, сразу за ней, расположена тонкая собирающая линза. За решёткой на расстоянии, равном фокусному расстоянию линзы, параллельно решётке расположен экран, на котором наблюдается дифракционная картина. Выберите два верных утверждения.
1) Максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов равен 2.
2) Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов увеличится.
3) Если уменьшить длину волны падающего света, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами увеличится.
4) Если заменить линзу на другую, с бóльшим фокусным расстоянием, и расположить экран так, чтобы расстояние от линзы до экрана по-прежнему было равно фокусному расстоянию линзы, то расстояние на экране между нулевым и первым дифракционными максимумами не изменится.
5) Если заменить дифракционную решётку на другую, с бóльшим периодом, то угол, под которым наблюдается со стороны экрана первый дифракционный максимум, уменьшится.
Решение.
Вначале построим ход параллельных лучей от источника, идущих через дифракционную решётку и линзу до экрана, где наблюдается спектр порядка m (для какой-то одной спектральной линии ртути с длиной волны ). Пучок лучей после тонкой линзы, согласно правилам построения изображений в ней, собирается в точку в фокальной плоскости линзы.
Согласно основному уравнению для углов отклонения света с длиной волны решёткой с периодом d после неё в порядке m получается параллельный пучок света, идущий под таким углом что Максимальный порядок порядок будет наблюдаться при :
Если увеличить длину волны падающего света, то максимальный порядок наблюдаемых дифракционных максимумов не изменится или уменьшится. 2 - неверно.
Если уменьшить длину волны падающего света, то это приведёт к уменьшению угла между нулевым и первым дифракционными максимумами и, как следствие, к уменьшению расстояния между нулевым и первым максимумом на экране. 3 - неверно.
Согласно правилам построения лучей в собирающей линзе, линза с большим фокусным расстоянием увеличит расстояние между нулевым и первым максимумом. 4 - неверно.
Если заменить дифракционную решетку на решётку с большим периодом, то это приведёт к уменьшению угла, под которым наблюдается первый дифракционный максимум. 5 - верно.
Ответ: 15.
В лаборатории было проведено пять экспериментов по наблюдению дифракции с помощью различных дифракционных решёток. Каждая из решёток освещалась параллельными пучками монохроматического света с определённой длиной волны. Свет во всех случаях падал перпендикулярно решётке. Укажите сначала номер эксперимента, в котором наблюдалось наименьшее количество главных дифракционных максимумов, а затем – номер эксперимента, в котором наблюдалось наибольшее количество главных дифракционных максимумов.
| Номер эксперимента | Период дифракционной | Длина волны падающего света |
|---|---|---|
| 1 | 2d | |
| 2 | d | |
| 3 | 2d | |
| 4 | d/2 | |
| 5 | d/2 |
Решение.
Условие интерференционных максимумов дифракционной решетки имеет вид: При этом чем больше тем меньше будет видно дифракционных максимумов. Таким образом наименьшее количество главных дифракционных максимумов наблюдалось в эксперименте номер 5, а наибольшее - в эксперименте номер 1.
Ответ: 51.
Ответ: 51
Источник: Тренировочная работа по физике 28.04.2017, вариант ФИ10504
На дифракционную решётку с периодом нормально падает монохроматический пучок света, а за решёткой расположен объектив, в фокальной плоскости которого наблюдаются дифракционные максимумы (см. рисунок). Точками показаны дифракционные максимумы, а цифрами обозначены их номера. Углы дифракции малы.
Эту дифракционную решётку поочерёдно заменяют другими дифракционными решётками - А и Б. Установите соответствие между схемами дифракционных максимумов и периодами используемых дифракционных решёток.
| СХЕМА ДИФРАКЦИОННЫХ МАКСИМУМОВ | ПЕРИОД ДИФРАКЦИОННОИ РЕШЁТКИ | |
| A | Б |
