Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ
| т. е. они обладают волновыми свойствами.
В дальнейшем дифракционные явления наблюдались и с дру- гими частицами — с атомами, молекулами, нейтронами 1 ). Эти опыты неопровержимо доказали, что мельчайшие частицы ве- щества в некоторых явлениях ведут себя как волны. Опыты позволили также определить длину волны, которая должна быть связана с данной частицей, чтобы объяснить ее дифракцию. Было найдено полное согласие с формулой де Бройля (210.2):
нию массы m частицы на ее скорость v, а коэффициент пропор- циональности — равным постоянной Планка h. Постоянная Планка очень мала: h = 6,6 · 10 −
Дж · с;
ввиду этого длина волны де Бройля для частиц сколько-ни- будь заметной массы совершенно ничтожна. Согласно форму- ле де Бройля пылинке массы один микрограмм (10 − 9 кг), летящей со скоростью 1 см/с, соответствует длина волны λ = 6,6 × 10
− 34 /(10 − 9 × 10 − 2 ) = 6,6 × 10 − 23 м. Эта величина исчезающе мала по сравнению даже с размерами атомных ядер. 1 ) Нейтрон — нейтральная микрочастица с массой около 1 а. е. м. (см. §§ 219 и 220). 510 Гл. XXII. Строение атома Иначе обстоит дело с электронами или атомами, массы кото- рых несравненно меньше микрограмма. При не слишком большой скорости им соответствует длина волны того же порядка, что Рис. 374. Фотоснимки дифракции рентгеновского излучения (а) и электронов (б) на поликристаллическом золоте и длины волн рентгеновского излучения. Так, для атома гелия с энергией 0,04 эВ (энергия теплового движения при комнатной температуре) λ = 0,7 · 10 −
м; для электрона с энергией 13,5 эВ λ = 3,3
· 10 − 10 м. Из оптики мы знаем, что волновой характер света проявляет- ся весьма отчетливо в тех случаях, когда длины волн сравнимы с размерами тел, с которыми свет взаимодействует. Так, при прохождении света через отверстие размером в несколько длин волн или при отражении от дифракционной решетки с малым расстоянием между штрихами и т. д. нельзя не учитывать волно- вых свойств света. Напротив, при прохождении света через окно квартиры или при отражении от зеркала с редкими царапина- ми дифракционные явления можно не принимать во внимание; они практически незаметны. Точно так же волновые свойства
ствия атомов с электронами и другими мельчайшими частицами, для которых длина волны де Бройля порядка атомных размеров, волновые свойства частиц играют с у щ е с т в е н н у ю и даже о п р е д е л я ю щ у ю роль. Тем более это относится к процес- сам, связанным с поведением электронов в н у т р и атомов или молекул.
Гл. XXII. Строение атома 511
При взаимодействии частиц м а к р о с к о п и ч е с к и х раз- меров, для которых, как мы видели, длина волны де Бройля в миллиарды раз меньше их размеров, учет волновых свойств со- вершенно излишен. Вот почему классическая механика, которая была выведена из наблюдений над большими телами и в которой о волновых свойствах тел даже и не подозревали, прекрасно удо- влетворяет задачам, возникающим при исследовании движения небесных светил, частей механизмов и т. д. Но именно поэтому классическая механика совершенно непригодна для трактовки атомных явлений. Для решения задач этого типа нельзя уже ограничиться механикой Ньютона, и необходимо разработать бо- лее совершенную механику, которая учитывала бы в о л н о в ы е с в о й с т в а вещества. Эта важная задача была решена к исходу 20-х годов. О с- новные заслуги в ее решении принадлежат немецкому физику Вернеру Гейзенбергу (1901–1976), австрийскому физику Эрвину Шредингеру (1887–1961) и английскому физику Полю Дираку (1902–1984). Совокупность законов движения частиц вещества, учитыва- ющая их волновые свойства, получила название волновой или жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|