и импульс, абс. значение к-рого равно р, то с ней связана волна частоты
и длины 
,
где
6*10-27
эрг*с - постоянная Планка. Эти волны и получили название волн де Бройля.Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие квантовую природу микрочастиц.
Впервые квантовые свойства были открыты у эл--магн. поля. После
исследования M. Плавком (M. Planck) законов теплового излучения тел (1900) в науку вошло представление о "световых
порциях" - квантах эл--магн. поля. Эти кванты - фотоны-во многом похожи
на частицы (корпускулы): они обладают определёнными энергией и импульсом, взаимодействуют
с веществом как целое. В то же время давно известны волновые свойства эл--магн.
излучения, к-рые проявляются, напр., в явлениях дифракции и интерференции света.
T. о., можно говорить о двойственной природе, или о корпускулярно-волновом дуализме,
фотона.
В 1924 Л. де Бройль (L.
de Broglie) высказал гипотезу о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ
всем без исключения видам материи - электронам, протонам,
атомам и т. д., причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными
свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. А именно,
если частица имеет энергию
и импульс, абс. значение к-рого равно р, то с ней связана волна частоты
и длины ,
где6*10-27
эрг*с - постоянная Планка. Эти волны и получили название волн де Бройля.
Для частиц не очень высокой
энергии 
, где
- масса и скорость
частицы. Следовательно, длина волн де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы
и её скорость. Напр., частице с массой в 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с,
соответствует волны де Бройля с
10-18
, что лежит за
пределами доступной наблюдению области. Поэтому волновые свойства несущественны
в механике макроскопич. тел. Для электронов с энергиями от 1 эВ до 10 000 эВ
длины волн де Бройля лежат в пределах от 10 
до 0,1 
, т. е.
в интервале длин волн рентг. излучения. Поэтому волновые свойства электронов
должны проявиться, напр., при их рассеянии на тех же кристаллах, на к-рых наблюдается
дифракция рентгеновских лучей.
Первое эксперим. подтверждение
гипотезы де Бройля получено в 1927 в опытах К. Дэвиссона (С. Davisson) и Л.
Джермера (L. Germer). Пучок электронов ускорялся в электрич. поле с разностью
потенциалов 100-150 В (энергия таких электронов 100-150 эВ, что соответствует
) и падал на
кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракц. решётки. Было установлено,
что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для
волн, длина к-рых определяется соотношением де Бройля. Волновые свойства электронов,
нейтронов и др. частиц, а также атомов и молекул не только надёжно доказаны
прямыми опытами, но и широко используются в установках с высокой разрешающей
способностью, так что можно говорить об инженерном использовании волн де Бройля (см.
Дифракция частиц).
Подтверждённая на опыте
идея де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме микрочастиц принципиально изменила
представления об облике микромира. Поскольку всем микрообъектам (по традиции
за ними сохраняется термин "частицы") присущи и корпускулярные и
волновые свойства, то, очевидно, любую из этих "частиц" нельзя считать
ни частицей, ни волной в классич. понимании этих слов. Возникла потребность
в такой теории, в к-рой волновые и корпускулярные свойства материи выступали
бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу такой
теории - волновой, или квантовой, механики - и легла концепция де Бройля, уточнение
к-рой привело к вероятностной интерпретации волн де Бройля В 1926 M. Борн (M. Born)
высказал идею о том, что волновым законам подчиняется величина, описывающая
состояние частицы. Она была названа волновой функцией 
. Квадрат модуля 
определяет
вероятность нахождения частицы в разл. точках пространства в разные моменты
времени. Волновая функция свободно движущейся частицы с точно заданным импульсом
и является волна де Бройля; в частном случае движения вдоль оси х она имеет
вид плоской волны:
(где t - время,
). В этом случае
=const, т. е.
вероятность обнаружить частицу во всех точках одинакова.
|
|
 |
