Элементы квантовой механики

1. Корпускулярно-волновой дуализм вещества.

Гипотеза де Бройля. Волновые свойства частиц.

Опыт Девиссона и Джермера.

В 1924 году де Бройль выдвинул предположение, что корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальное значение. Он предположил, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами обладают и волновыми. Он сопоставил движение частицы с волновым процессом с длиной волны и частотой определяемых из известных соотношений для фотонов :

(1)

где p и E – импульс и энергия частицы (для нерялитивистской частицы )

В 1927 году американский физик Девиссон и Джермер исследовали отражение пучка моноэнергетических электронов от сошлифанного перпендикулярно диагонали, монокристалла никеля. Изменяя угол падения электронов и их энергию, физики измеряли интенсивность отраженного пучка электронов по силе тока, текущего через гальванометр. Оказалось, что интенсивность отраженного пучка электронов подчиняется условию Вульфа-Бреггов

где

- определяется по (1) (»1,67 × 10^-10м)

d – известно из рентгенографических исследований.

и, следовательно, соответствует отражению электронов как волнового процесса (подобно рентгеновских лучей) от атомных слоев.

Подобные опыты, а также опыты по дифракции электронов на металлической фольге (Томсон и Тартаковский, 1927 г.), когда были получены на фотопластине картины, подобные рентгенограммам, подтвердили блестяще идею Луи де Бройля. Электроны вели себя подобно фотонам. В 1925 году Штерн показал, что дифракцию испытывают атомные и молекулярные пучки. Длина волн при дифракции определяется по соотношению (1).

Таким образом. Квантовая физика рассматривает «микрочастицы» как образования особого рода. Они не являются ни частицей, ни волной, хотя сочетают в себе их свойства.

Человек не способен ощущать микрообъект, ничего подобного в нашем мире не существует. Свойства частицы и волны приписываются микрочастице макроскопическими приборами, созданными человеком для обнаружения либо корпускулярных, либо волновых свойств. В классической физике «понять» - это означало составить наглядный образ. В квантовой физике необходимо отказаться от создания наглядных моделей, так как имеем дело с объектами особого рода, которые не могут быть описаны наглядно-чувственным миром человека. Микрочастица, например, не может иметь одновременно определенные значения координаты и импульса, и понятие траектории утрачивает смысл. Рассмотрим мысленный эксперимент.

Явление дифракции моноэнергетических электронов доказывает, что в прохождении каждого электрона участвуют оба отверстия.

При уменьшении размеров объекта начинают проявляться качественно новые свойства.

Дата добавления: 2014-01-06