КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ МИКРОЧАСТИЦ
Длина волны де Бройля
В 1924 году французский физик Луи де Бройль предположил, что корпускулярно-волновой дуализм присущ не только фотону, но и микрочастицам (атомам, молекулам, элементарным частицам). Это значит, что микрочастицы имеют не только корпускулярные свойства, но и волновые свойства. С движущейся частицей можно связать длину волны Де Бройля
, (20.1.1)
где h - постоянная Планка, в знаменателе масса и скорость частицы.
Пример 1. Электрон движется в атоме со скоростью 106 м/с. Длина волны де Бройля, соответствующая движущемуся электрону, равна
м,
и по величине сравнима с размерами атома. У электронов проявляются волновые свойства, которые наблюдаются в виде интерференции и дифракции.
Пример 2. Тело массой 60 кг движется со скоростью 10 м/с.
м.
Длина волны очень маленькая и волновые свойства тела не проявляются. Импульс тела равен 
, тогда длину волны де Бройля можно записать в виде
.
При большом импульсе тела длина волны де Бройля мала и не влияет на физические свойства тела. У микрочастиц (электронов и др. элементарных частиц, атомов, молекул) импульс маленький из-за малости массы частицы и длина волны достаточная для того, чтобы проявлялись волновые свойства.
У движущихся микрочастиц наблюдаются волновые явления: интерференции и дифракции.
Дифракцию электронов впервые наблюдали К. Дэвисон и Л. Джермер в 1927 году при отражении электронов от кристалла никеля.
|
|
|
П. Тартаковский и Г. Томсон независимо друг от друга наблюдали дифракцию пучка электронов (рис. 20.1.1). Из катода К вылетают электроны, которые фокусируются с помощью анодов А, и проходят сквозь металлическую фольгу М толщиной 1 мкм. В результате на фотопластинке Ф получается дифракционная картина (правая часть рис. 20.1.2) подобная дифракционной картине световых волн (левая часть рис. 20.1.2).
В опытах В. Фабриканта(1948 г.) было доказано, что волновые свойства присущи не только потоку электронов, но и одному электрону. В этих опытах пучок электронов был очень слабый так, что время испускания двух последовательных электронов в десятки тысяч раз было больше времени движения электрона от источника до экрана. Распределение электронов на экране было таким же, как для мощного пучка электронов.
Позже наблюдали дифракцию нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Длину волны де Бройля при движении микрочастицы с релятивистской скоростью можно получить, если учесть зависимость массы от скорости
.
Подставляя формулу массы в выражение длины волны де Бройля (20.1.1), получим
|
|
|
.
Волновые свойства микрочастиц привели к созданию электронной оптики:
а) в электронном микроскопе получают дифракционные картины атомов и молекул;
б) аналогично электронному микроскопу существует ионный микроскоп, у которого больше разрешающая способность, т.к. масса иона больше массы электрона;
в) для фокусировки пучков элементарных частиц применяют электронные и магнитные линзы;
г) электронно-оптический преобразователь позволяет преобразовать невидимые лучи (инфракрасное, ультрафиолетовое излучение) в видимое глазом изображение, например в приборах ночного видения.
В 1929 г. Л де Бройлю была присуждена Нобелевская премия по физике за предсказание волновой природы электрона.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!