VALOVI DE BROGILE- talasi povezani sa bilo kojom pokretnom mikročesticom, koja se reflektuje kvantna priroda mikročestice.

Prvo kvantna svojstva su otvoreni na el-magn. polja. Nakon studije M. Plavkom (M. Planck) o zakonima termalna tijela(1900) koncept "svjetlosnih porcija" - kvanti el-magn. polja. Ovi kvanti - fotoni - su na mnogo načina slični česticama (korpuskulama): imaju određenu energiju i zamah, u interakciji s materijom u cjelini. Istovremeno, to je odavno poznato valna svojstva el-magn. zračenje, to-rye se manifestuju, na primer, u pojavama i interferenciji svetlosti. Dakle, može se govoriti o dualnoj prirodi, ili o korpuskularno-talasnom dualizmu, fotona.

Može li se magnetsko polje promijeniti kinetička energija naplatiti i zašto? Koji je pravac magnetsko polje u magnetronu i čemu služi? Koji je pravac električno polje u magnetronu i čemu služi? Nacrtajte i opišite zavisnost anodne struje od struje zavojnice u magnetronu. Šta je kritična struja i gdje teče? Šta se dešava u magnetronu kritična tačka? Zašto anodna struja u magnetronu nikada ne padne na nulu iako smo postavili magnetsko polje mnogo veće od kritičnog?

Nacrtajte i objasnite sliku dobijenu na ekranu osciloskopa kada se na sinusoidni izmjenični napon primjenjuje otklon, a magnetsko polje je konstantno i paralelno s osi lampe. Nacrtajte i objasnite sliku dobijenu na ekranu osciloskopa kada se nagibne ploče ne drže napona, a magnetsko polje je konstantno i okomito na os lampe. Šta su Helmholtz zavojnice i čemu služe? Kada je fokus elektrona u cijevi osciloskopa u prisustvu magnetskog polja?

L. de Broglie je 1924. godine postavio hipotezu da je korpuskularno-valni dualizam svojstven svim vrstama materije bez izuzetka - elektronima, protonima, atomima itd., a kvantitativni odnosi između valnih i korpuskularnih svojstava čestica su isti kao i oni ranije utvrđeno za fotone. Naime, ako čestica ima energiju i impuls, aps. čija je vrijednost R, tada je talas frekvencije i dužine povezan s njim, gdje je 6 * 10 -27 erg * s Plankova konstanta. Ovi talasi se zovu W. de B.

Može li samo električno polje polarizirati dielektrik? Mogu li piezoelektrična tijela imati centar simetrije jedinične ćelije? Može li piezoelektrično tijelo biti tijelo s koncentracijom slobodnih opterećenja koja je uporediva s koncentracijom naboja metala? Opišite mehanizam jednostavnog piezoelektričnog efekta. Šta su piezoelektrični moduli? Definirajte Youngov modul. Šta je ogledalo galvanometar? Definirajte balističku konstantu.

Odrediti vektor magnetskog momenta. Magnetski moment je proporcionalan njegovom momentu inercije. Koliki je ukupni magnetni moment elektrona u atomu, a koji ukupni magnetni moment atoma? Kako njegova vrijednost utječe na magnetska svojstva ovih atoma? Omogućite određivanje magnetske susceptibilnosti. Objasnite ponašanje dijamagneta kada se unese u područje vanjskog magnetskog polja. Objasnite paramagnetno ponašanje kada se unese u vanjsko magnetsko polje.

Za čestice ne baš velike energije, gdje su masa i brzina čestice. Shodno tome, dužina V. de B. je manja, što je veća masa čestice i njena brzina. Na primjer, čestica mase 1 g, koja se kreće brzinom od 1 m/s, odgovara V. de B. s10 -18, koja se nalazi izvan područja dostupnog posmatranju. Stoga su svojstva valova nevažna u makroskopskoj mehanici. tel. Za elektrone sa energijama od 1 eV do 10 000 eV, dužine V. de B. leže u rasponu od 10 do 0,1, odnosno u opsegu talasnih dužina rendgenskih zraka. radijacije. Stoga, mahni svojstva elektrona trebalo bi se pojaviti, na primjer, prilikom njihovog raspršivanja na istim kristalima, na kojima difrakcija rendgenskih zraka.

Opišite utjecaj temperature na magnetsku osjetljivost dijamagnetika i paramagnetika. Kakav je odnos između energije magnetnog polja unutar uzorka i intenziteta kojim magnetsko polje utiče na uzorak? Kako možete odvojiti supstance zbog njihovih magnetskih svojstava? Koje vrste sređivanja magnetnih momenata se javljaju u materijalima? Objasniti mehanizam nastanka feromagnetnih domena. Koja je energetska stabilnost domenske strukture u feromagnetima? Kako vanjsko magnetsko polje utječe na materijal domenske strukture?

Objasnite postojanje petlji magnetske histereze u feromagnetima. Kako oblik histerezne petlje određuje magnetska svojstva materijala? Unesite definiciju relativne magnetske permeabilnosti. Šta je Barkhausenov efekat? Opišite ulogu integracionog sistema u posmatranju histerezisnih petlji na ekranu osciloskopa. Zašto talasna priroda svetlosti ne objašnjava fotoelektrični efekat? Ajnštajn je tumačio fotoelektrični efekat? Šta je korpuskularno-talasna dualnost? Koliki je potencijal zaustavljanja i kako zavisi od frekvencije svjetlosti?

Prvi eksperiment Potvrda de Broglieove hipoteze dobijena je 1927. u eksperimentima C. Davissona i L. Germera. ubrzano na struju polje s potencijalnom razlikom od 100-150 V (energija takvih elektrona je 100-150 eV, što odgovara ) i pala na kristal nikla, koji igra ulogu prostorne difrakcije. rešetke. Utvrđeno je da se elektroni difraktiraju na kristalu, i to upravo onako kako bi trebalo da bude za talase čija je dužina određena de Broljevom relacijom. Valna svojstva elektrona, neutrona i drugih čestica, kao i atoma i molekula, ne samo da su pouzdano dokazana direktnim eksperimentima, već se i široko koriste u uređajima visoke rezolucije, tako da se može govoriti o inženjerska upotreba V. de B. (vidi. Difrakcija čestica).

Kako odrediti kinetičku energiju fotoelektrona? Kako odrediti broj fotoelektrona? Kako je Plankova konstanta određena u ovoj vježbi? Zašto karakteristike i prskanje za visoke pozitivne napone? Koja pretpostavka leži u osnovi de Broljove hipoteze? Koji uslovi moraju biti ispunjeni za pojačanje interferentnih talasa? Kakav je odnos između Thompsonovog iskustva i de Broglieove hipoteze? Kako dokazati istinitost de Broljove hipoteze? Koja vrsta fizičke pojave opisati Laueove jednačine?

Nacrtajte i objasnite interferencijski obrazac difrakcije svjetlosti polikristalom. Nacrtajte i objasnite interferencijski uzorak difrakcije svjetlosti od strane jednog kristala. Kako izračunati čvrsti monokristal na osnovu slike interferencije? Pretpostavimo da neutroni i elektroni imaju istu energiju. Koji dio odgovara de Broglievoj talasnoj dužini?

Eksperimentalno potvrđena de Broglieova ideja o korpuskularno-valnom dualizmu mikročestica iz temelja je promijenila ideje o izgledu mikrosvijeta. Budući da svi mikro-objekti (po tradiciji, izraz "čestice" je zadržan iza njih) imaju i korpuskularna i valna svojstva, onda se, očito, nijedna od ovih "čestica" ne može smatrati ni česticom ni talasom u klasici. razumevanje ovih reči. Pojavila se potreba za takvom teorijom, u kojoj talasna i korpuskularna svojstva materije ne bi delovali kao isključivi, već kao međusobno komplementarni. Osnova takve teorije - talasne, ili kvantne, mehanike - bio je de Broljov koncept, čije je pojašnjenje dovelo do probabilističkog tumačenja V. de B. Godine 1926. M. Born (M. Born) je izrazio tu ideju. da se talasni zakoni povinuju količini koja opisuje stanje čestice. Dobila je ime

Razgovarajte o mehanizmima prijenosa topline u prirodi. Razgovarajte o mehanizmima prijenosa topline u čvrstim tvarima. Razgovarajte o zavisnosti od toplote čvrste materije od temperature. Dajte i diskutujte opšta jednačina prijenos topline. Koji su koeficijenti toplotne i toplotne provodljivosti? Šta je stalan tok toplote? Kako odrediti koeficijent toplinske provodljivosti prema rezultatima Angstrom eksperimenta? Kako odrediti toplinu ispravnog metala u vježbi?

Glavna i izvanredna ideja predstavljena u ovom članku bila je tvrdnja da se bilo koja mikročestica sa masom mirovanja različitom od nule može povezati s talasom 32. Broglieova teorija je prešla s Planckovih nekonvencionalnih postulata na termalno zračenje i - u isto vrijeme - od primjene i tumačenja koje je Ajnštajn pronašao u objašnjenju fotoelektrični efekat 33.

ELEKTRONSKA OPTIKA

Već smo rekli da svjetlost ima korpuskularno-valni dualizam: u nekim se pojavama ponaša kao val (interferencija, difrakcija, polarizacija), u drugim (fotoelektrični efekat, apsorpcija svjetlosti, itd.) - kao čestica. Čestica svjetlosti je čestica elektromagnetno zračenje optički domet, koji ima energiju

Ekstrapolacijom, Louis de Broglie je sugerirao 34 da bilo koje druge mikročestice imaju svojstva talasne dužine slična fotonu. Da li je u teoriji materije postojala teorija suprotnosti? Nismo li previše razmišljali o "djelimičnom" pogledu i obratili pažnju na pogled koji se maše? 35. Svojstva Broglievog talasa Izraz ravnih talasa.

Bez demonstracije, može se podsjetiti da se izbor eliptičnih orbita iz Borove teorije odnosi na isto opažanje. Podsjetimo, to se zove "stacionarni elektronski talas". prethodni rezultat ne uzrokuje probleme jer je c granična brzina čestice.

i zamah

,

.

Masa mirovanja fotona, tj. Foton postoji samo kada se kreće.

Godine 1924. Louis de Broglie je sugerirao da se dualizam korpuskularnih valova također može manifestirati česticama materije, posebno elektronima. To znači da elementarna čestica može se okarakterisati povezivanjem čestice sa određenim talasom čija je dužina

Eksperimentalni podaci De Broglie je pretpostavio postojanje čestica povezanih s česticama. Ciljni sloj je uklonjen isparavanjem. Iskustvo istraživanja Davisona i Germera koje je dovelo Davisona do otkrića. Didaktičko-pedagoška izdavačka kuća. Iskustvo je zahtijevalo vrlo čistu površinu emisije i cijev visokog vakuuma. mali kristali se nalaze u jednom kristalu. Poboljšanje korišćene tehnike 37. Počevši od N., ugaona distribucija elektrona rasejanih na meti bila je potpuno drugačija.

A meta je bila jako oksidirana zrakom koji je prodro unutra. sa teorijom L. kaže Davisson Germer zagrijavanjem na visoke temperature u vodoniku i u vakuumu. Nakon zagrijavanja i hlađenja površine nikla, pronađeni su izraženiji maksimumi intenziteta reflektiranog snopa difrakcije valova povezanih s elektronima. U ovom slučaju, u kombinaciji sa L. u Davissonu, otkrio je pojavu intenziteta elektronskog snopa reflektovanog u određenim dobro definiranim smjerovima 36.

.

Razlika između formula (1) i (2) je značajna i leži u tome što

1) foton nema inercijsku masu mirovanja, dok elektroni imaju masu mirovanja, a masu elektrona koji se kreće

,

2) za fotone je brzina njihovog kretanja u vakuumu konstantna vrijednost, dok se elektroni mogu kretati različitim brzinama.

Elsasser je predložio korištenje iste metode za testiranje da li elektroni imaju svojstva talasne dužine i odredili njihovu odgovarajuću talasnu dužinu. Ovaj rezultat je u skladu sa talasnom dužinom izračunatom Broglievom teorijom: λ = 22 Å. Šta onda fizičko značenje spregnuti talas? Interakcija elektrona sa monokristalnim supstancama dovodi do pojave difrakcije. Zbog toga. neutroni. On je atom. Pošto nije jasno koliki je doprinos svakog elektrona difrakcijskom uzorku. Nakon toga, slični fenomeni difrakcije otkriveni su i za druge vrste čestica.

Talasna dužina

nazvana de Broljeva talasna dužina. De Broglieov talas ne predstavlja nikakav nezavisan oscilatorni proces, već samo karakteriše valna svojstva čestice.

Kada je de Broglie objavio ovu hipotezu, nije postojao eksperimentalni dokaz njene ispravnosti. Tek 1927. godine američki naučnici Davisson i Germer su eksperimentom potvrdili ovu hipotezu. Proučavanjem rasejanja elektrona na kristalna struktura nikla, slučajno su otkrili difrakciju elektrona. Iste godine, Thomson i Tarkovsky su već posebno proučavali difrakciju elektrona na metalnoj foliji.

Slično metodi korištenoj sa gore navedenim. uočeno je da se distribucija raspršenih elektrona također mijenja. za veoma dugo vremena. Pitanje: Može li se čestica svesti na talas? Valoviti karakter je individualno kretanje svakog elektrona. i tako dalje.. Dakle, njihovo rasipanje nije rezultat odvojene interakcije elektronskog tipa. Ostali eksperimenti Druge vrste eksperimenata.

U ovom slučaju se također nalazi da se odgovarajuća talasna dužina poklapa sa talasnom dužinom snopa na kraju. Ali unutrašnji glas mi govori da ona još nije stvarna. Kao odgovor na otvoreni sukob između dva poznata naučnika. tu ideju drugi fizičari ne prihvataju. Born je zaključio da se difraktirani elektron može naći bilo gdje u svemiru gdje je njegova pridružena valna funkcija različita od nule, što je pokušalo uvesti kvantnu mehaniku u "klasični curling" koji je do sada premašio mentalni kapacitet fizičari.


Snop elektrona ubrzan naponom od nekoliko desetina kilovolti prošao je kroz tanku metalnu foliju i udario u fotografsku ploču. Ispostavilo se da elektron koji udari u fotografsku ploču ima isti efekat na nju kao i foton. Zatim su uzeli zlatnu foliju, ponovili eksperiment - efekat je bio isti. Pojedinačni elektron koji prolazi kroz foliju (ili kristal) ne daje uočeni uzorak. Samo ako mnogo elektrona prođe kroz foliju, dobiće se difrakcijski uzorak (slično difrakcijskom uzorku od svjetlosti kada se sekundarni valovi superponiraju).

Ajnštajn koristi Boseovu metodu i zaključuje da materija mora pokazivati ​​svojstva valovitosti. Još jedan zanimljiv istorijski detalj Slatera, ali ne previše blizak Starovoj tajni u slučaju odvojenog kvanta fizički proces. Pojava impulsa i uzročnosti. Sljedeća tabela daje sugestivno poređenje između svojstava makroskopskih tijela i onih koja su predmet ovog paragrafa. Ovo je jasno. Kvantna fizika Korpuskularna svojstva Svojstva valovitosti.

Vraćajući se na originalno pitanje. Umjesto toga, Bohr je rekao: „Sama priroda kvantna teorija, ali fizička i filozofska interpretacija ovih zapažanja pripada Nielsu Bohru. Osnovna zapažanja Do sada smo vidjeli da dualizam može uzeti sljedeću logičku shemu: Bohr je ovo pokazao. U slučaju velikih mikročestica ⇒ mala energija fotona. Na primjer, Rögengenovo zračenje se ponaša korpuskularno za Comptonove i fotoelektrične efekte.

Kasnije je izvršena difrakcija neutrona i drugih mikročestica, što dokazuje ispravnost de Broglieove ideje da mikročestice materije imaju valna svojstva.

De Broljov talas je veoma mali. Na primjer, za elektron čija je masa kreće se brzinom, talasnom dužinom . I za česticu sa masom , krećući se brzinom od , talasna dužina je oko .

Talas kvantnih čestica našao je bezbroj praktične primjene. na sledeći način:. nakon odgovarajućeg eksperimenta. Problemi riješeni Problem uključujući elektronski mikroskop. uređaj baziran na difrakciji elektrona. Koliko se to događa kada se elektroni ubrzaju do napona od 40 kV?

Izračunajte ugao pod kojim su Davisson i Germer uočili Braggovu refleksiju elektrona sa energijom od 54 eV. disperzija talasne dužine Broglieovih elektrona. Sljedeće vrijednosti su zamijenjene u gornjem omjeru: 54 eV = 54 ⋅. Heisenberg je prvo postavio temelje matrične mehanike, a kasnije je Scheudern razvio mehaniku savijanja. Pokazalo se da su obje teorije fizički ekvivalentne.

Talasna svojstva čestica koriste se u medicini za difrakciju strukturalna analiza, koji se zasniva na Wulf-Braggs formuli: o čemu smo već raspravljali. Difrakciono-strukturna analiza se koristi za određivanje uređenog ili neuređenog rasporeda atoma i molekula supstance i za određivanje parametara kristalne rešetke.

De Broglie je sugerirao da dualnost talasa i čestice uočena u optici mora vrijediti za materiju. Ova hipoteza je kasnije eksperimentalno testirana. Iz fizičkog značenja ovih valova, de Broglie nije mogao naznačiti ništa konkretno. Talasi gornje vrste nazivaju se fazni valovi, gdje su materija ili Broglieovi valovi.

Jedinstveno je određeno ako se nametne uslov da faza talasa bude relativistička invarijanta. One se poklapaju sa odgovarajućim odnosima za fotone, ako u relacijama za sve čestice uzmemo u obzir konstantu Planckove konstante. Ovo nije neophodno, ali je potvrđeno naknadnim eksperimentalnim rezultatima. Iz relacije dobijamo izraz za izračunavanje talasne dužine Broglieovog talasa. Fazna brzina Broglieovih talasa je jednaka: u relativističkoj teoriji, i fazna brzina je jednaka.

I, naravno, zanima nas razumijevanje principa rada elektronskog mikroskopa, koji se temelji na valnim svojstvima elektrona.