Неможливість пояснення процесів розсіяння електронів на основі класичних уявлень про електрон, як корпускулу
Класична фізика не змогла пояснити результати дослідів із розсіяння повільних електронів атомами розріджених газів.
Була висловлена гіпотеза, що ці властивості притаманні хвилям, а не корпускулам. Уявимо собі, що електрон має хвильові властивості з довжиною хвилі 
, обернено пропорційній до його енергії 
. В цьому разі появу максимумів залежностей повного перерізу пружного розсіяння від енергії можна зв’язати з явищем дифракції. Дифракційна картина найбільш яскраво виявляється тоді, коли довжина хвилі 
стає співрозмірною з розміром об’єкта, що розсіює хвилі. Дійсно, ми бачимо, що саме такі властивості спостерігаються експериментально на рис.2.10. Чим більший розмір атома, тим при більшій довжині електронної хвилі, тобто при меншій енергії спостерігаються максимуми на залежності 
. Сучасні розрахунки, що проводяться за допомогою квантової механіки, в основі якої покладені хвильові властивості частинок, дають подібні залежності перерізів пружного розсіяння від енергії частинок.
Різке зменшення перерізу пружного розсіяння електронів при малих енергіях електронів 
і поява глибокого мінімуму при цих енергіях на залежностях 
показує, що газ стає «прозорим» для електронів. Атоми майже не розсіюють повільних електронів. Явище «прозорості» атомів для дуже повільних електронів можна зв’язати з явищем дифракції, якщо припустити, що електрону притаманні не тільки корпускулярні але й хвильові властивості. Теоретичне пояснення ефекту Рамзауера досить складне. У простому варіанті його можна пояснити так. Поле атомного ядра важкого інертного газу створює потенціальну яму, яку в першому наближенні можна вважати сферичною. При дифракції (розсіянні) падаючої електронної хвилі, на такій ямі виникають вторинні хвилі. Якщо різниця фаз між ними дорівнює 
, то внаслідок інтерференції ці хвилі гасяться. Виникає «ефект просвітлення», явище відоме з курсу оптики для електромагнітних хвиль. Звичайно різниця фаз буде залежати від енергії електрона, глибини та розміру потенціальної ями. Ця ідеалізована модель якісно пояснює появу глибокого мінімуму на рис 2.11. Саме при таких енергіях електрона розсіяні хвилі в аргоні мають різницю фаз кратну 
. Квантова механіка дозволяє розрахувати різницю фаз розсіяних хвиль на різних потенціальних ямах, пояснити особливості розсіяння й передбачити відмінності, котрі мають місце для різних атомів, що розсіюють.
|
|
|
Наявність мінімумів і максимумів на залежності диференціального перерізу пружного розсіяння 
від кута розсіяння є також проявом дифракції електронної хвилі (рис.2.11). Такі кутові залежності використовуються для дослідження будови атомів і молекул.
|
|
|
Висновки
1.Відкриття електрона як складової частини атома мало надзвичайно важливе значення для формування сучасних уявлень про будову атома.
2.Будова атома й інших мікрооб’єктів визначається за допомогою вивчення розсіяння мікрочастинок. Воно є одним із найважливіших явищ, що використовуються для розробки методів вивчення будови об’єктів мікросвіту. Виявилось, що кутовий розподіл розсіяних частинок залежить від прицільної відстані 
і характеру діючих між частинками сил. Ефективні перерізи розсіяння дозволяють оцінювати розмір частинок, перевіряти наші уявлення про характер діючих між частинками сил та оцінювати просторовий розподіл речовини всередині мікрооб’єктів.
3.За допомогою розсіяння електронів удалося показати, що позитивний заряд атома зосереджений у незначній частині його газокінетичного об’єму. Атом складається майже з точкового позитивно зарядженого ядра розмірами ~10-13 см і майже точкових від’ємно заряджених електронів.
4.Класичний радіус електрона можна оцінити, прирівнявши його електростатичну енергію до повної енергії: 
. Із цього співвідношення легко отримати, що 
. Наступні експериментальні визначення величини 
за допомогою розсіяння рентгенівських променів електронами показали, що класичний радіус електрона досить добре збігається з експериментальним значенням 
.
|
|
|
5.Найбільш несподівані результати були отримані при вивченні розсіяння повільних електронів 
) розрідженими газами. Виявилось, що особливості цього явища, котре називається ефектом Рамзауера, схоже на дифракцію хвиль, тому що його можна пояснити лише якщо припустити, що електронам і іншим частинкам притаманні хвильові властивості, що виходить за межі класичної фізики. Потрібно було докорінно змінити наші уявлення про матерію, допускаючи те, що їй притаманні незвичайні для здорового глузду одночасні хвильові й корпускулярні властивості (корпускулярно-хвильовий дуалізм), тобто вони одночасно локалізовані й делокалiзовані.
6. Пружне розсіяння дуже швидких електронів з енергіями 
дозволило визначити, що характер сил, які діють між електроном і ядром, це - кулонівські сили, установити розмір атомного ядра (~10-13см) й визначити просторовий розподіл речовини в атомному ядрі.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 352; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!