Лекция. Кіріспе Микрофизика дамуының кезеңдері Бөлшектер арасындағы өзара әсерлесу түрлері Атомдық жүйелердің түрлері және олардың құрамы
жүктеу/скачать 4,76 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 4-лекция. Де Бройль толқындары
| Сұрақтар
Боте тәжірибесінің мәнісі неде? Тәжірибе нәтижесін толқындық және кванттық теориялар тұрғысынан талдап беріңіз? «Фотон» термині қандай мағына береді? Фотонның электроннан өзгешелігі неде? Эйнштейн теңдеуі көмегімен фотоэффект заңдарын қалай түсіндіруге болады? Тежеулік рентген сәулесі спектрінің қысқа толқынды шекарасының болуы қалай түсіндіріледі? Фотоэффект және Комптон эффекті. Бұлардағы фотон мен электронның әсерлесу сипатындағы ерекшелік неде? Заттан шашыраған рентген сәулесі құрамында екі құраушының болуы неліктен? 4-лекция. Де Бройль толқындары Де Бройль гипотезасы. Материяның корпускулалық-толқындық дуализмі Де Бройль толқындарының қасиеттері Де Бройль толқыны ұзындығын релятивтік емес және релятивтік бөлшектер үшін есептеу Микро- және макрообъектілердің де Бройль толқыны ұзындығы 20 ғ. бірінші ширегінің аяғына таман электромагниттік сәуле (жарық) қасиеттерінің корпускулалық-толқындық дуализмі (екі жақтылығы) физиктер үшін айқын дәлелденген фактіғе айналғандығы жайында өткен лекцияда айтылған болатын. 1923 ж. француз физигі Луи де Бройль батыл гипотеза ұсынды. Осы гипотезаға сәйкес корпускулалық-толқындық дуализм әмбебап қасиет болуы тиіс, яғни зат бөлшектерінде корпускулалық қасиеттермен қатар толқындық қасиеттері де болады. Және бөлшектің толқындық және корпускулалық сипаттамаларын байланыстыратын қатынастар электромагниттік сәуле үшін қандай болса, сондай болады деп ұйғарды. Фотонның энергиясы мен импульсы жиілігі және толқын ұзындығымен , қатынастарымен байланысқан. Де Бройль гипотезасына сәйкес энергиясы және импульсы еркін қозғалатын бөлшекке толқындық процесс сәйкес келеді, оның жиілігі , (1) ал толқындық ұзындығы (2) болады. осі бойымен таралатын жиілігі жазық толқын комплекс түрде былай өрнектеледі , мұндағы - толқын амплитудасы, ал - толқындық сан. Де Бройль гипотезасына сәйкес осі бойымен қозғалатын энергиясы және импульсы бөлшекке сол бағытта таралатын және бөлшектің толқындық қасиеттерін бейнелейтін (3) жазық толқын сәйкес келеді. Осы толқын де Бройль толқыны деп аталады. Бөлшектің толқындық және корпускулалық қасиеттерін байланыстыратын (4) қатынастары де Бройль теңдеулері деп аталады, мұндағы - бөлшектің импульсы, ал - толқындық вектор, . Де Бройль толқындарының қасиеттерін қарастырайық.. Ең алдымен атап өтетін нәрсе, материя толқындары - де Бройль толқындары – таралу процесінде кәдімгі толқындық заңдар бойынша шағылады, сынады, интерференцияланады және дифракцияланады. жиілікпен және толқындық санмен екі жылдамдық – фазалық және топтық жылдамдық байланысқан: және (5) Екі өрнектің де алымы мен бөлімін -қа көбейтеміз: және , (6) мұндағы екінші теңдік (2)-ің негізінде жазылған. Релятивтік емес жағдайды қарастырумен шектелеміз. - кинетикалық энергия деп ұйғарып, (5) қатынастарын (6)-ың көмегімен мына түрде жазамыз: (7) Осыдан топтық жылдамдықтың бөлшек жылдамдығына тең болатындығы көрінеді яғни бақыланатын шама болып табылады. Де Бройль толқындарының фазалық жылдамдығы (8) яғни жиілікке тәуелді, демек дебройльдық толқындардың тіпті вакуумда да дисперсиясы болады. Релятивтік емес ( ) бөлшек үшін де Бройль толқын ұзындығы немесе , (9) мұндағы m0 - бөлшектің тыныштық массасы, - бөлшектің кинетикалық энергиясы. Релятивтік бөлшек жағдайында (c) бөлшектің импульсы мен кинетикалық энергиясы арасындағы байланыс мына қатынаспен анықталады . Осы өрнекті (2)-ге қойып, релятивтік бөлшек үшін де Бройль тоқын ұзындығы өрнегін аламыз , (10) мұндағы (9) өрнекпен анықталады. Микробөлшектердің дебройльдық толқын ұзындықтарының реттік шамасын анықтау үшін үдеткіш потенциалдар айырымынан өткен электронның де Бройль толқыны ұзындығын табайық. Анықтылық үшін электронды релятивтік емес деп есептейміз. Осы жағдайда (9) өрнегіне сәйкес: . (11) (11)-ге тұрақтылардың сан мәндерін қоямыз, сонда м болады. Демек мәні ондаған вольттан бірнеше киловольтқа дейін болғандағы электронның дебройльдық толқын ұзындығының реттік шамасы 10-10м болады екен. Атомдардың мөлшері, және де қатты денелердегі атомдар, молекулалардың арақашықтығының реттік шамасы да дәл осындай - 10-10м екендігі белгілі. Сондықтан электрондардың дебройльдық толқындарының дифракциясы, рентген сәулелеріне ұқсас, заттың кристалдық құрылымында байқалуы тиіс. Енді макроскопиялық, бірақ жеткілікті кіші объект – массасы г, ал жылдамдығы =1 мм/с тозаңның де Бройль толқыны ұзындығын есептейік. (2) қатынасын пайдаланып, -ны табамыз: . Табылған толқын ұзындығы тозаңның өзінің мөлшерінен ғана емес, физикада белгілі ең кіші мөлшер – реттік шамасы 10-15м болатын атом ядросы мөлшерінен де өте көп кіші. Сондықтан бұл шама өлшеуге келмейді де, макроскопиялық денелердің толқындық қасиеттерін байқау мүмкін болмайды. жүктеу/скачать 4,76 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|