1.Eksperimentalnoe proprietățile undelor de confirmare a microparticulelor 3
1.1.Korpuskulyarno dualitate undă-particulă de lumină 3
2.Gipoteza de Broglie 5
2.1.Volnovye proprietăți ale particulelor. dualitatea undă-particulă de materie. 5
valuri 1.1.Svoystva de Broglie. 6
2.3.Raschet pentru particulele nerelativiste și relativiste. 7
valuri 2.4.Dlina de Broglie de micro- și macroscopice. 7
valuri de electroni 2.5.Prelomlenie în metal. 8
2.6.Eksperimentalnye confirmă ipoteza de Broglie. 9
2.6.1. Experiența Davisson și Germer. 11
2.6.2.Opyt J .. P. Thompson. 12
2.7.Difraktsiya electroni single. 14
3.Teoreticheskaya partea 18
3.1.Proverka ipoteza de Broglie. 18
3.2 Concluzie 24
3.3 Lecturi suplimentare 24
Confirmarea experimentală a proprietăților undelor microparticule
dualitatea undă-particulă de lumină
. Înțelegerea sub lumina tuturor tipurilor de lumină - vizibile, infraroșii, ultraviolete, X-ray, etc. Trebuie remarcat faptul că importanța luminii ca obiect al lumii care ne înconjoară este conținută în Biblie veche: „Să fie lumină.“ Ce este lumina? Care este natura fizică a luminii? Răspunsul la această întrebare este crucială pentru a înțelege proprietățile mediului natural și pentru dezvoltarea fizicii în general.
La sfârșitul secolului părea că răspunsul la întrebarea cu privire la natura luminii descoperit și demonstrat experimental - lumina se propagă în spațiu unde electromagnetice. Teoria undă a luminii, pe baza acestei înțelegeri a naturii luminii, pe baza proprietăților generale ale proceselor de unda explicate fenomene optice, cum ar fi interferența luminii, lumina difracția, polarizarea luminii și altele.
Cu toate acestea, deja la începutul acestui secol în studiul interacțiunii luminii cu materia astfel de fenomene optice au fost observate ca efectul fotoelectric, efectul Compton, reacțiile fotochimice și altele. În explicarea acestor idei fenomene care lumina se propagă în spațiu unde electromagnetice au eșuat. Predicțiile teoriei de undă a luminii au intrat în conflict cu cele observate în experimentele fenomenului natural al opticii cuantice. Explicarea acestor fenomene, în 1905, Einstein a propus teoria corpusculară a luminii, care este în curs de dezvoltare ideile lui Newton despre corpusculi lumina, lumina considerată ca un flux de un număr mare de particule numite fotoni. Teoria foton se explică cu ușurință toate modelele cantitative și calitative ale fenomenelor optice cuantice.
Deci, la prima vedere, se pare că acum, prin combinarea undelor electromagnetice și fotoni într-un singur obiect, vom răspunde la întrebarea cu privire la natura luminii. Lumina este un val și o particulă. Cu toate acestea, un studiu critic al răspunsului a arătat o defecțiune mecanică simplă de asociere a undelor și particulelor. Sa dovedit că ideea undei electromagnetice și prezentarea fluxului de particule se exclud reciproc.
Valul de lumină este un câmp electromagnetic este non-localizate, distribuite în spațiu. Densitatea în vrac a energiei undelor electromagnetice este proporțională cu pătratul amplitudinii acestuia poate varia de la un mod arbitrar de valoare mică, adică în mod continuu.
Spre deosebire de unda foton ca particula de lumina, la un moment dat este localizat în apropierea unui anumit punct în spațiu și în timp se mișcă în spațiu. Energia de lumină într-un astfel de model nu se schimba continuu, ci numai discret, rămânând întotdeauna un multiplu al dozei minime (quantum) de energie transportate de un singur foton.
Cum poate un mod consecvent într-un singur obiect material să se unească opoziția, aparent exclud reciproc? Răspunsul la această întrebare este conținută în lucrările celor mai mari filozofi, care au ajuns la concluzia că natura obiectelor materiale pot avea contradicții interne, care combină calitățile opuse. De exemplu, ideea unității și lupta contrariilor este baza dialecticii lui Hegel.
Așa e, dialectic, fizica modernă răspunde la întrebarea cu privire la natura luminii. Lumina este un obiect material, care are atât de undă și ale particulelor proprietăți. Diferitele proprietăți fizice ale acestor procese pot să apară în diferite grade. În anumite condiții, adică, într-o serie de fenomene optice de lumină dezvăluie proprietățile sale de undă. În aceste cazuri, trebuie să ia în considerare lumina ca o undă electromagnetică. În alte fenomene optice ale luminii dezvăluie proprietățile sale corpusculare. și atunci ar trebui să fie ca un flux de fotoni. Uneori, este posibil să se aranjeze un experiment optic, astfel încât lumina va fi în ea ca proprietăți undă și particulă. Într-adevăr, experiența la prima etapă a împrăștierii Compton a radiației asupra țintei se comportă ca un flux de fotoni, dar la aceeași unitate de măsură ca și radiația undelor electromagnetice este difractate pe o rețea cristalină.
Există fenomene optice, care pot fi explicate calitativ și cantitativ ca un val sau un fascicul teorii corpusculare. De exemplu, ambele aceste teorii dau aceleași raporturi pentru presiunea exercitată atunci când lumina care cade pe fond. Acest lucru se datorează faptului că orice model, iar valul și ia în considerare prezența fasciculului corpuscular astfel de caracteristici de material ca energia, masa, impuls.
Deci, ca urmare vedere în profunzime a naturii luminii, sa constatat că lumina are o natură duală, cunoscut sub numele de dualitate undă-particulă de lumină. Cu unele obiecte ca un val de lumină interacționează cu celălalt - ca un flux de particule. Cu toate acestea, „nu una dintre aceste imagini (corpusculare sau val) nu ne poate spune tot adevărul despre natura luminii“ - D.Dzhins a scris. Chiar dacă aceste imagini, chiar opuse una alteia, o completează cealaltă imagine. „Contrariile nu sunt contradicții, și add-on“ - spune motto-ul Bohr.
În fizică, lumina a fost primul obiect care a fost detectat dublu, natura corpuscular-val. După cum vom vedea dezvoltarea în continuare a fizicii foarte mult a extins clasa de astfel de obiecte.
Această metodă de combinare a corpusculare și a valurilor proprietăți ale obiectelor materiale, atunci când cu ajutorul undelor descriem mișcarea particulelor, este baza mecanicii cuantice.
Rețineți că dualitatea undă-particulă de lumină este departe de a fi o proprietate trivială a obiectului fizic. La cunoștință mai întâi cu problema dualismului proprietăților de lumină ale unei întrebări naturale. Cum putem imagina un obiect care are proprietăți reciproc exclusive? Deoarece aceste proprietăți pot fi combinate și se completează reciproc?
Să ne uităm la Fig. 1.1. Ceea ce vedem în această imagine? Puteți prezice două răspunsuri diferite la această întrebare. Primul răspuns: „Văd un vas figurate alb pe un fundal întunecat.“ Al doilea răspuns: „Eu văd siluetele întunecate ale doi oameni se apropie de un sarut.“
