СТАТЬИ АРБИР
 

  2018

  Декабрь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
26 27 28 29 30 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31 1 2 3 4 5 6
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Волновые свойства микрочастиц


ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА МИКРОЧАСТИЦ

В 1923 году произошло примечательное событие, которое в значительной степени ускорило развитие квантовой физики. Французский физик Л. де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно - волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами.

Микрочастицами называются элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны, фотоны, и др. простые частицы), а также сложные частицы, образованные из сравнительно небольшого числа элементарных частиц (молекулы, атомы, ядра атомов).

Гипотеза де Бройля постулировала эти соотношения для всех микрочастиц, в том числе и для таких, которые обладают массой т. Любой частице, обладающей импульсом, сопоставлялся волновой процесс с длиной волны X = h / p. Для частиц, имеющих массу,

^ _ h _ hy i - v2 / с 2

р mv

В нерелятивистском приближении (и с)

Л = —

mv

Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году американскими физиками К. Девиссоном и Л. Джермером. Они обнаружили, что пучок электронов, рассеивающийся на кристалле никеля, дает отчетливую дифракционную картину, подобную той, которая возникает при рассеянии на кристалле коротковолнового рентгеновского излучения. В этих экспериментах кристалл играл роль естественной дифракционной решетки. По положению дифракционных максимумов была определена длина волны электронного пучка, которая оказалась в полном соответствии с вычисленной по формуле де Бройля.

В последствии дифракционные явления были обнаружены также для нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Экспериментальное доказательство наличия волновых свойств микрочастиц привело к выводу о том, что это универсальное явление природы, общее свойство материи. Следовательно, волновые свойства должны быть присущи и макроскопическим телам. Однако вследствие большой массы макроскопических тел их волновые свойства не могут быть обнаружены экспериментально. Например, пылинке массой 10-9 г, движущийся со скоростью 0,5 м / с соответствует волна де Бройля с длиной волны порядка 10-21 м, т. е. приблизительно на 11 порядков меньше размеров атомов. Такая длина волны лежит за пределами доступной наблюдению области. Этот пример показывает, что макроскопические тела могут проявлять только корпускулярные свойства.

Необходимость вероятностного подхода к описанию микрообъектов является важнейшей особенностью квантовой теории. В квантовой механике для характеристики

состояний объектов в микромире вводится понятие волновой функции ¥ (пси - функции). Квадрат модуля волновой функции ¥2 пропорционален вероятности нахождения микрочастицы в единичном объеме пространства. Конкретный вид волновой функции определяется внешними условиями, в которых находится микрочастица. Математический аппарат квантовой механики позволяет находить волновую функцию частицы, находящейся в заданных силовых полях. Безграничная монохроматическая волна де Бройля есть волновая функция свободной частицы, на которую не действуют никакие силовые поля.

Наиболее отчетливо волновые свойства проявляются у элементарных частиц. Это происходит потому, что из - за малой массы частиц длина волны оказывается сравнимой с расстоянием между атомами в кристаллических решетках. В этом случае при взаимодействии пучка частиц с кристаллической решеткой возникает дифракция.

Открытие волновых свойств электронов вызвало появление новой отрасли науки, получившей название электронной оптики, и нового прибора - электронного микроскопа. Разрешающая способность любого микроскопа определяется длинной волны применяемого излучения. Использование вместо световых лучей пучков электронов позволяет существенно, в тысячи раз, повысить разрешающую способность микроскопа благодаря чрезвычайно малому значению де Бройлевской длины волны электрона. Действительно, для электронов, прошедших ускоряющую разность потенциалов U=10 кВ, длина волны де Бройля составляет ^=0,0122 нм, что на порядок меньше характерных размеров атомов.

С помощью ускорителей заряженных частиц оказывается возможным получать пучки электронов и протонов очень высоких энергий. В современных ускорителях энергия заряженных частиц может достигать порядка 103 ГэВ. Де Бройлевская длина волны таких частиц очень мала. Электроны, ускоренные до таких энергий, использовались в экспериментах по изучению размеров и структуры атомных ядер, а также образующих ядра нуклонов - протонов и нейтронов.

Литература

Л. Де Бройль Революция в физике. Пер. с фр. - М.: Атомиздат, 1965. - 230 с.

Филлипов Е. М. Ядра. Излучение. Вселенная. - М.: Наука. 1984, 158 с.

Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1982. - 846с. .

Иллиева Г.Б.,2017


Иллиева Г.Б. КЧГУ им. У.Д. Алиева, ФМ, 3 курс Научный руководитель: М.З. Лайпанов г.Карачаевск, КЧР, РФ





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ