Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма

Элементы квантовой механики.

Формула Луи-де-Бройля.

Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма.

Предположение о том, что электрону присущи волновые свойства было сделано в 1924 г. Луи-де-Бройлем. Он высказал предположение, что электронам кроме корпускулярных, присущи и волновые свойства, которые не проявляются при макроскопических опытах с прохождением электронных пучков в электрических и магнитных полях, но проявляются при движении электронов в атомах. По мнению де Бройля длина волны электронных волн связана с импульсом электрона:

– длина волны де Бройля (формула Луи-де Бройля)

а частота определяется => или

Представление о волновых свойствах электрона не встретило вначале поддержки у физиков. В 1928 г. Дэвиссон и Джермер наблюдали впервые явление дифракции электронов. Схема их опыта:

(предположение, что электрон, как шарик при упругом столкновении, отскакивает от пластинки – не проходит)

– электрометр

К – электронная пушка, создающая поток электронов, попадающих на кристаллическую пластинку B под углом падения

В – кристаллическая пластинка

Ф – приемник

S₁, S₂ – отверстия

Изменяя ускоряющее напряжение V и угол φ экспериментаторы установили, что при монотонном изменении напряжения ток даёт ряд максимумов, т.е. отражение электронов происходит лишь при определенных скоростях электронов.

Аналогичное явление имеет место при отражении рентгеновских лучей от кристалла. Отражение в определенном направлении характеризуется углом и при этом выполняется соотношение Вульфа-Бреггов: – это условие дифракционных максимумов для рентгеновских лучей.

d – постоянная кристаллической решетки,
- угол между поверхностью кристалла и направлением рентгеновского луча,

k – порядок спектра

Сопоставление этих фактов привело к заключению, что электронный пучок проявляет волновые свойства и при этом длина волны электронного пучка зависит от скорости электронов, следовательно, и от импульса (). Численное совпадение λ с опытом получается, если приписать электрону длину волны λ, связанную с его скоростью соотношением де Бройля.

Опыты, связывающие были проведены также для молекулярных пучков и даже нейтронов, что окончательно подтвердило гипотезу де Бройля.

Вывод: пучок элементарных частиц определенной скорости и направления дает картины, характерные для интерференции и дифракции плоской волны, при этом λ связана со скоростью движения частиц соотношением де Бройля

Для макрочастиц λ лежит вне доступной для наблюдения области значений длин волн (например, для частиц со скоростью υ=1м/с и массой m=1г, получается, что λ=10^-31м.!!!
Но как измерить такую длину волны?)

Поиск по сайту: