Корпускулярно–волновой дуализм Корпускулярные

Корпускулярно–волновой дуализм Корпускулярные свойства электромагнитного излучения. Фотоэффектом называется вырывание электронов из вещества под действием электромагнитного излучения Рис. 2 Рис. 1 Рис. 3 Рис. 4

Рис. 5 Рис. 6

(1. 1) (1. 2) (1. 3) (1. 4)

Опыт Боте Фотоны Рис. 7 (1. 5)

Эффект Комптона Эффектом Комптона называют изменение длинны волны электромагнитного излучения при рассеянии. В первые этот эффект наблюдался Комптоном (1923 г. ) при Рассеянии рентгеновских лучей Рис. 8

, (1. 6) (1. 7) Рис. 9

(1. 10) (1. 8) (1. 11) (1. 12) (1. 13) (1. 9) (1. 14) (1. 15)

В дальнейших опытах Комптона и других исследователей удалось зарегистрировать электроны отдачи и показать, что в элементарных актах рассеяния фотонов на электронах выполняются законы сохранения энергии и импульса В связи с этим упомянем, например, опыты Боте и Гейгера (1925), которые доказали, что электрон отдачи и рассеянный фотон появляются одновременно. Рис. 10

Волновые свойства частиц В предыдущем разделе было показано, что свет и рентгеновское излучение (и вообще всякое электромагнитное излучение) в одних опытах ведут себя как волны, а в других – как частицы – фотоны. Оказывается, что и частицы, в свою очередь обнаруживают волновые свойства. Опыты Девиссона и Джермера Классическими опытами, в которых отчетливо обнаружились волновые свойства частиц, явились опыты Девиссона и Джермера (1927 г. ). В этих опытах наблюдалась дифракция электронов при рассеянии от кристалла. Рис. 11 Рис. 12 Рис. 13

Гипотеза де Бройля Наличие волновых свойств у частиц было предсказано Луи де Бройлем (1924 г. ), который высказал мысль о том, что каждой движущейся частице должна быть сопоставлена некоторая волна. Установим связь между параметрами этой волны – волны де Бройля и движением соответствующих частиц. В предыдущем разделе мы уже установили такую связь между энергией и импульсом фотона и частотой световой волны [см. выражения (1. 1) и (1. 8)] (1. 16) (1. 17) (1. 18) (1. 19) (1. 20)

Световые волны и волны материи Свойства волн де Бройля (1. 21) (1. 22) Рис. 1. 14 а б Рис. 1. 15 Скорость распространения волн де Бройля (1. 23) (1. 24)

Волновой пакет , (1. 25) где (1. 26) Рис. 1. 16 (1. 27) (1. 28) (1. 29) (1. 30)

Принцип неопределенности (1. 31) (1. 32) (1. 33) (1. 34) Рис. 1. 17 (1. 35)

Некоторые итоги: 1. Микрообъекты обладают одновременно свойствами частиц и свойствами волн и 2. Поэтому не являются ни частицами, ни волнами в классическом смысле этого слова. 2. Состояние микрочастиц описываются волновыми функциями ( – функциями); – функция свободной частицы является волной де Бройля. 3. Микрочастицы следует представлять себе «размазанными» по пространству. Квадрат амплитуды волновой функции характеризует вероятность нахождения частицы в заданном месте пространства. Скорость микрочастицы совпадает с групповой скоростью волн, определяющих её состояние. 4. Микрочастицы не обладают определенными траекториями в классическом смыс- ле этого слова. У микрочастиц сохраняются такие характеристики классических частиц, как масса, заряд и т. д. 5. Невозможно одновременно точно измерить координату микрочастицы вдоль некоторой оси и проекцию импульса на ту же ось. Неопределенности в значениях координат и импульсов связаны соотношением Гейзенберга. 6. Отличительной особенностью микромира является новое понимание опыта. Про- извести опыт над микрочастицами – значит изменить состояние частиц, подвер- гавшихся исследованию. Волновые функции частиц до опыта отличаются от волновых функций частиц после опыта.