Корпускулярно волновой дуализм излучения частиц
Излучение любого источника имеет свой спектр с характерным для него распределением энергии. Электромагнитное излучение, формируемое за счет внутренней энергии тела, называется тепловым. Физическую интерпретацию этого распределения в 1901 г. дал Макс Планк, выдвинув гипотезу, согласно которой свет излучается и поглощается определенными порциями – квантами. Эта гипотеза получила опытное подтверждение при последующем изучении фотоэффекта и комптон – эффекта, подтвердив сложную противоречивую природу света, соединяющего в себе континуальные и дискретные начала. Теоретические аспекты единства этой диады обоснованы А. Эйнштейном. В соответствии с СТО (специальная теория относительности) в природе могут существовать объекты с нулевой массой покоя 
и отличной от нуля кинетической массой 
Для таких частиц связь энергии с импульсом может быть записана в виде
где 
скорость света в вакууме, 
импульс.
Эти результаты, полученные в СТО, могут быть с успехом переписаны на кванты электромагнитного поля, рассматривая их как реальные частицы – фотоны с кинетической массой 
и импульсом 
. Энергия фотона равна
где h – постоянная Планка, 
частота.
Частоту 
следует рассматривать как меру энергии. Связь между корпускулярными и волновыми свойствами излучения, отражается формулой
рассматривающей волну как континуальный объект.
Пусть на щель падает параллельный пучок световых лучей (рисунок 9.5). Вследствие дифракции лучи заходят в область геометрической тени, образуя дифракционную картину с чередованием максимумов и минимумов на экране Э.
|
|
|
Рис. 9.5.
Дифракция в параллельном пучке
|
Наблюдаемую картину дифракции можно истолковать как с позиции волновых представлений, так и корпускулярных. Отверстие щели можно рассматривать как совокупность виртуальных когерентных точечных источников. Волны, излучаемые ими, в соответствии с законом интерференции дают при своем наложении соответствующее распределение энергии в поле световых волн.
В рамках вещественных представлений свет – это поток квантов, что позволяет дать наблюдаемой картине статистическую оценку. Существует некоторое распределение вероятностей, при котором попадания фотона в центр картины (максимум нулевого порядка) является более вероятным, чем в область максимума первого порядка и т. д. Мы не можем детерминировать, указав его вероятность на экране. Отсюда вывод: волна как образ движения света представляет собой волну вероятностей.
Французский физик Луи де Бройль в 1925 году высказал гипотезу, согласно которой двойственной природе излучения соответствует двойственная природа частиц света. Движение микрочастиц материи не может быть понято и интерпретировано лишь на основе механических моделей. Пучок электронов, направленных на кристалл, при соответствующих условиях дает дифракционную картину такую же, как и пучок рентгеновских лучей соответствующей длины волны, которая по Луи де Бройлю может быть найдена по формуле
|
|
|
по внешнему виду совпадающей с формулой для импульса кванта излучения 
При переходе от макромира к микромиру меняются не только масштабы объектов, но изменяется и мера, изменяется качество материи и ее движения. Движение частиц становится волновым. Состояние свободной частицы микромира, движущейся вдоль координатной оси x, должно быть определено волновой функцией, являющейся отражением корпускулярных и волновых свойств микрочастиц
где А – амплитуда волновой функции; 
волновой вектор; 
определяет тригонометрические функции синуса и косинуса.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!