Білім беру бағдарламасы бойынша оқитын студенттерге арналған дәрістер жинағы Алматы 2021
Дәріс №9. Де Бройль толқыны және толқындық функция
жүктеу/скачать 1,3 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дәрістің мақсаты
- 9.1 Де Бройль гипотезасы. Электрондар дифракциясы
|
9. Дәріс №9. Де Бройль толқыны және толқындық функция Дәрістің мазмұны: дәрісте кванттық механика элементтері баяндалған. Дәрістің мақсаты: заттардың толқындық қасиеттерін оқып үйрену. Классикалық физикада бөлшек пен толқындардың табиғатын әртүрлі деп қарастырады. Бөлшек дискретті, кеңістікте өте аз көлем алады, ал толқын болса кеңістікте өте үлкен орын алады. Толқын бір ортадан екінші ортаға өткенде жартылай сынып, екінші ортада таралады, ал жартысы шағылып, интерференциаланады. Бөлшек болса біртұтас, ол интерференцияланбайды. Бірақ ХІХ ғ. 20-жылдарында физикада табиғаттың фундаментальды заңы ашылды, ол заттың корпускулалық-толқындық дуализмі деп аталады, мұнда бөлшек пен толқын туралы түсініктер біріктірілді. 9.1 Де Бройль гипотезасы. Электрондар дифракциясы Бөлшек пен толқын дуализмін бірінші рет француз ғалымы Луи де Бройль 1924 жылы тұжырымдады. Де Бройль идеясы бойынша, дуализм тек оптикалық құбылыстарға ғана тән емес, оның универсалды мәні бар, яғни корпускулалық-толқындық қасиеттер тек қана фотонмен бірге, барлық бөлшектерде болады, мысалы, электронда да болады. Сонымен Де Бройль теориясы бойынша кез келген микрообъектінің корпускулалық (энергия W , импульс p ) сипаттамаларымен қатар, толқындық сипаттамалары (жиілік , толқын ұзындығы ) да болады. Кез келген бөлшектің корпускулалық - толқындық сипаттамалары дәл фотонның сипаттамалары сияқты байланысқан W = , p 2 = . (9.1) 41 Еркін қозғалатын бөлшек ретінде қарастырылатын толқын де Бройль толқыны деп аталады. Кез келген бөлшектің W энергиясы оның р импульсіне тәуелді ( ) p W . Бұл тәуелділік әр бөлшек үшін әртүрлі, (себебі әр бөлшектің табиғаты әртүрлі, мысалы релятивистік емес бөлшек үшін m p W 2 / 2 = ). Кез келген толқынның жиілігі ( ) k оның толқындық векторына тәуелді. Бұл тәуелділік ( ) k дисперсия деп аталады. Бұл заң әрбір толқын үшін әртүрлі жазылады. Сонымен, энергиясы өте жоғары емес ( ) c қозғалыстағы электронға немесе кез келген бөлшекке толқын ұзындығы m h = (9.2) болатын толқындық процесс сәйкес келеді. Мұндағы m және – бөлшектің массасы мен жылдамдығы. Механикадағы макроскопиялық денелердің толқындық қасиеттері байқалмайды. Мысалы, массасы 1 г дене 10 м/с жылдамдықпен қозғалса, оған сәйкес де Бройльдық толқын ұзындығы м 31 10 − . Қазіргі уақытта элементар бөлшектер физикасында 18 10 − м-ге дейінгі арақашықтықта эксперимент жасауға болады, одан аз қашықтықты бақылай алмаймыз. Сондықтан макроскопиялық дененің толқындық қасиетін ескермейміз. Микроскопиялық бөлшектер үшін, мысалы, энергиясы 10 эВ-тан 4 10 эВ - қа дейінгі электрон үшін де Бройль толқынының ұзындығы ≈ 10 10 ) 10 1 , 0 ( − − м, бұл рентген сәулелерінің толқын ұзындығының аралығына сәйкес келеді. Сондықтан мұндай электрондардың толқындық қасиеттері рентген сәулелерінің дифракциясы байқалатын кристалдармен шашыратқанда көрінеді. Де Бройль гипотезасын америка ғалымдары К.Девиссон мен Л.Джермер эксперимент жүзінде электрондар ағынының интерференциясын зерттегенде дәлелдеді. П.С. Тартаковский және Г.П. Томсон бір-біріне тәуелсіз электрондардың металл фольгадан өткен кездегі дифракциясын бақылады. Л.М. Биберман, Н.Г. Сушкин и В.А. Фабрикант (1949 ж.) тәжірибелерінде толқындық қасиеттер микробөлшектер ағынына емес, жекелеген микробөлшектерге тән екенін дәлелденді. жүктеу/скачать 1,3 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|