Головна |
Розглянемо рух вільного електрона. За де Бройля, йому відповідає довжина хвилі:
.
Будемо називати її електронної хвилею. Відомо що ? = фаз/, Де фаз - Фазова швидкість поширення хвилі. Знайдемо фазову швидкість хвилі де Бройля:
т. е. фазова швидкість залежить від частоти , А значить дебройлевскіе хвилі володіють дисперсією навіть у вакуумі. Відповідно до сучасної фізичної інтерпретацією фазова швидкість дебройлевскіх хвиль має чисто символічне значення, оскільки ця інтерпретація відносить їх до числа принципово неспостережуваних величин.
Оскільки c >, То фазова швидкість хвиль де Бройля більше швидкості світла у вакуумі.
Знайдемо групову швидкість хвилі де Бройля:
де - швидкість частинки.
Встановлення того факту, що групова швидкість дебройлевскіх хвиль дорівнює швидкості частинки, зіграло свого часу важливу роль у розвитку принципових основ квантової фізики, і в першу чергу в фізичної інтерпретації дебройлевскіх хвиль. Спочатку була зроблена спроба розглядати частинки як хвильові пакети вельми малої протяжності і таким чином вирішити парадокс подвійності властивостей частинок. Однак подібна інтерпретація виявилася помилковою, так як всі складові пакет гармонійні хвилі поширюються з різними фазовими швидкостями. При наявності великої дисперсії, властивої дебройлевскім хвилях навіть у вакуумі, хвильової пакет «розпливається». Для частинок з масою порядку маси електрона пакет розпливається практично миттєво, в той час як частка є стабільним утворенням.
Таким чином, уявлення частки у вигляді хвильового пакета виявилося неспроможним. Проблема подвійності властивостей частинок вимагала іншого підходу до свого рішення.
Перш за все переконаємося, що гіпотеза де Бройля який суперечить поняттям макроскопічної фізики. Візьмемо в якості макроскопічного об'єкта, наприклад, порошинку, вважаючи, що її маса т = 1 мг і швидкість =1 мкм / с. Відповідна їй дебройлевская довжина хвилі
Тобто навіть у такого невеликого мікроскопічного об'єкта як порошинка дебройлевская довжина хвилі виявляється незрівнянно менше розмірів самого об'єкта. В таких умовах ніякі хвильові властивості, звичайно, проявити себе не можуть.
Інша справа, наприклад, у електрона з кінетичної енергією і імпульсом . Його дебройлевская довжина хвилі
де в еВ. при = 150 еВ дебройлевская довжина хвилі електрона дорівнює ? ~ 0,1 нм або ~ 1. Такий же порядок величини має постійна кристалічної решітки. Тому, аналогічно тому, як у випадку рентгенівських променів, кристалічна структура може бути придатною гратами для отримання дифракції дебройлевскіх хвиль електронів.
Зведемо корпускулярні і хвильові властивості вільних частинок в таблицю і покажемо їх зв'язок:
Корпускулярні властивості Хвильові властивості
швидкість , Імпульс Довжина хвилі де Бройля
Енергія Частота хвилі де Бройля ? =
Групова швидкість хвиль де Бройля
Фазова швидкість хвиль де Бройля
Хвилі де Бройля не електромагнітних. Поширення їх не пов'язано з поширенням в просторі будь-якого електромагнітного поля. Хвилі де Бройля, пов'язані з частками речовини, мають специфічну квантову природу, яка не має аналогів в класичній фізиці. Питання про природу хвиль, пов'язаних з частинками речовини, в квантовій механіці розглядають як питання про фізичний сенс амплітуди цих хвиль. Замість амплітуди розглядають інтенсивність хвилі, яка пропорційна квадрату модуля амплітуди.
У дослідах по дифракції електронів було доведено неоднакове розподіл пучків електронів, відбитих або розсіяних по різних напрямах. Виділялися напрямки, в яких розсіюється більше число електронів. Наявність максимуму числа електронів в деяких напрямках означає, що ці напрямки відповідають найбільшої інтенсивності хвиль де Бройля, тобто інтенсивність хвиль в даній точці простору визначає число електронів, що потрапили в цю точку за 1 секунду. Таким чином, квадрат модуля амплітуди хвиль де Бройля в даній точці є мірою ймовірності того, що частка перебуває в цій точці.
Підтверджена на досвіді ідея де Бройля про корпускулярно-хвильовий дуалізм мікрочастинок принципово змінила уявлення про вигляд мікросвіту. Оскільки всім мікрооб'єктами (часткам) притаманні і хвильові і корпускулярні властивості, то будь-яку з цих частинок можна вважати ні часткою, ні хвилею в класичному розумінні цих слів. Виникла потреба в такій теорії, в якій хвильові і корпускулярні властивості матерії виступали б не як виключають, а як взаємно доповнюють один одного. В основу такої теорії - квантової механіки - і лягла гіпотеза де Бройля.
План майстерні було зроблено відповідно до рисунка 4. 1
1 Вогнегасник
2 Верстат
Стелаж для запчастин
4 Пожежний щит
5 Ящик з інструментами
6 Оглядова яма
7 Двостієчний підйомник