Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9
БӨЛШЕКТЕРДІҢ ТОЛҢЫНДЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
жүктеу/скачать 28,1 Mb. Pdf көрінісі
|
Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика (1)
| БӨЛШЕКТЕРДІҢ ТОЛҢЫНДЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ.
КВАНТТЫҚ МЕХАНИКАНЫҢ ЭЛЕМЕНТТЕРІ Квант механикасы деп микробөлшектердің (қарапаиым болшектер, атомбар, молекулалар, ядролар) қозғалыс заңдарының жэне олардың жүйелерін сипаттаубың тәсыін беретін заманауи теорияны айтамыз. Квантты-механикалық түсініктіц классикалық механикалық физикаға қатысты әдеттен тыс күрделілігі қитаң және бүзьимайтын деген физикалық моделдердің өзгеруіне алып келбі. Әсіресе бүл бөлшек және оның қозга.іыс принципін түсіну мәселесі айналасында корішН. Бүл бөлЫде тек қана квант механикасы төңірегінде ran а емес, сонымен ка тар осы теорияға а.шп келген тәжірибелер жэне идеялар туралы <)а аитылабы. Электрондардың толқындық қасиетіне негізделінген электронбы микроскопия әдісі де қарастырылады. 28.1. ДЕ БРОЙЛЬ ЖОРАМАЛЫ. ЭЛЕКТРОНДАРДЫҢ ЖӘНЕ БАСҚА БӨЛШЕКТЕРДІҢ ДИФРАКЦИЯЛЫҚ ТӘЖІРИБЕЛЕРІ Кванттык механиканың кұрылуының негізгі сатысы бөлшектердін толкын- дык касиетін аныктаумен байланысты болды. Олардын толкындык касиетін ен алғаш француз физигі Луи де Бройль (1924)' жорамал ретінде ұсынды. Физикада көп жыл бойы жарыкты электромагниттік толкын деп карасты- ратын теория басым болып келді. Бірак, Планктін (жылулык сәуле шығаруы), Эйнштейннін (фотоэффект) жұмыстарынан кейін жарыктын корпускулалык касиетке ие екендігі айкын болды. Кейбір кұбылыстарды түсіндіру ушін жа рыкты бөлшектер ағыны фотон ретінде карастыру кажет болды. Жарыктын корпускулалык касиеті онын толкындык касиетін жокка шы- ғармайды, керісінше толыктырады. Сонымен фотон — жарыктын толкындык 1 Де Бройль жорамалы бөлшектердін толкындык касиеттерін растайтын, тәжірибелерден бурын тужырымдалған Бул тураты де Бройль кей;нірек. 1936 ж. былай деп жазды: «...біз электрондардын жарык секілді бірдей дуатдыекенін бо.тжаута болалы. Бірінші рет, бул идея өте дұрыс болып көрінді. Өйткені. әркашан классикалык динамика зандарына бағынатын, электрлі зарядталған материалдьпс нүкте ретінде электронды елестету. Электрон интерференция жэне дифракция кубылыстарында байкалатын жарыктын толкындык касиеттерін анык кврсетпеді. Болжаулар Эитектронға ешкандай тәжірибелік дэлелдер жок толкындык касиеттерді тенестіру. ғылы.ми емес киял тэртздес бо.туы мүмкін». касиеті бар бөлшегі. Осыған орай баска бөлшектерде: электрондар, нейтрон- дар толкындык касиетке ие деп карастыру орынды. Фотонның импулсы үшін: р = hv/c = А/Х (28.1) (28.1) формуласы баска о жылдамдыкпен козғалатын, т массалы микробол- шектер үшін колданылды: р = m v = А/Х, осыдан: Х = А/(/ии). (28.2) Бройль бойынша бөлшектердің, мысалытолкын ұзындығы X электронный қозғалысы толкындык үдеріске тән, ол (28.2) сипатталады. Бұл толкындарды де Бройль толқындары деп атайды. Де Бройльдін гипотезасынын әдеттен тыс болғаны сонша сол заманның ғалымдары мән берген де жок. Бірнеше жыл өткен соң ол гипотеза тәжірибе аркылы дәлелденді, яғни электрондардың дифракциясы байкалды. Айталык электрон U потенциалдар айырымын отіп,- кинетикалык энергия алған, онда мына тендік орындалады: mv2/7 = e(J. Бүл тендеуден жылдамдыкты тауып, оны (28.2) формуласына койып келесі өрнекті аламыз: X — h/yJlemU ■ (28.3) Осциллограф экранында бақылауға мүмкіндік беретін электрондардын ка- жетті шоғырын алу үшін үдеткіш кернеудін шамасы 1 кВ жуык болу керек. Бүл жағдайда (28.3) формуласынан X = 0,4-10 '° м табамыз. Бұл рентген сәулесінің толкын ұзындығына сәйкес келеді. 24-тарауда рентгенді сәулелердін дифрак циясы кристаллы денелерде бакыланатынын айттык; демек, электрондар үшін де кристаллы заттарды колдануға болады. К. Дэвиссон және Л. Джермер никель монокристалында электрондар диф- ракциясын бакылады. Ж. Томсон және оған тәуелсіз П.С. Тартаковский — ме таллы фольгада (поликристаллы денеде) бакылады. 28.1 -суоетте электлошамма электронный поликристаллы фольгамен әсер- лесуі кезінде пайда болған дифракциялык бейне көрсетілген. Бұл суретгі 24.21-суретімен салыстырып,элект рондар дифракциясы мен рентгенді сәулелердін үксастығын көруге болады. Дифракцияға ұшы- рау касиетіне баска да бөлшектер, онын ішіндегі зарядталған (протондар, иондар және т.б.) және бейтарап (нейтрондар, атомдар және молекулалар) бөлшектер ие. Рентген күрылымды сараптама сиякты бөл- шектердің дифракциясын заттардын аточиары мен молекулаларының ретті орнатасуын және олардын кристаллы торларынан параметрлсрш аныкіауіа қолдануіа бодали. Казіргі кезде электронография (электрондар дифракаияси) жэне нейтроноі рафия (нейтрондар дифракциясы) әдісіері кенінен крлданылады. Мынадай сұрактар туындауы мумкін: еіер жеке бөлшектерді кдрасіырсак олар кандай күйде болады, жеке болшекіерде максимум және минимум ка лай кұрылады0 Электрондардын өте аз шотырын, ятни жеке бөлцтектін жа- кын күйін зерттегенде, электрондар барликбатыт бойынша «жайылмайгыны» байкалды. демек олар жеке болшектік қасиетін сактайды. Ьірак әргурлі багыі бойынша ауытқу ыктималдыты электронный нысанмен осерлесуі қезінде әр түрлі болады. Электронный дифракциянын максимум іусында болу ыкіима.і дылығы жоғары. ал минимум тұсында болуы томен. Демск, толқындык касисі электрондар тобына ғана емес, жеке электрондарта да тан. 28.2. ЭЛЕКТРОНДЫ МИКРОСКОП. ЭЛЕКТРОНДЫ ОПТИКА ТУРАЛЫ ТҮСІНІК Бөлшектердін толкындык касиетін тек кдна дифракциялык курылымдык сараптама үшін ғана емес, сонымен катар дененін улкейтілген кесіндісін алуга да колдануға болады. (26.19) тендеуінен оптикалык микроскоптың рукеат егу шегі адамнын кезі кабылдайтын жарыктын толқын үзындьнынын шекті манінен аныкталады. Бүл формулаға (28.3) формуласы де Бройль толкын узындытынын манін қой- сак. затгын электронды шоғырлар арқылы күралтан кескінді беретін электрон - ды микроскоптын рұксат ету шегін аламыз: жүктеу/скачать 28,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|