VALURI DE BROGILE- unde asociate oricărei microparticule în mișcare, reflectorizante natura cuantică microparticule.

Primul proprietăți cuantice au fost deschise la el-magn. câmpuri. După studiul de către M. Plavkom (M. Planck) a legilor corpuri termice(1900) conceptul de „porțiuni ușoare” – cuante de el-magn. câmpuri. Aceste cuante - fotoni - sunt în multe privințe similare cu particulele (corpusculii): au o anumită energie și impuls, interacționează cu materia în ansamblu. În același timp, se știe de mult proprietățile valurilor el-magn. radiațiile, to-secara se manifestă, de exemplu, în fenomenele și interferența luminii. Astfel, se poate vorbi despre natura duală, sau despre dualismul corpuscular-undă, a fotonului.

Se poate schimba un câmp magnetic energie kinetică taxa si de ce? Care este direcția camp magneticîn magnetron și la ce servește? Care este direcția câmp electricîn magnetron și la ce servește? Desenați și descrieți dependența curentului anodic de curentul bobinei din magnetron. Ce este curentul critic și unde curge? Ce se întâmplă într-un magnetron punct critic? De ce curentul anodic dintr-un magnetron nu scade niciodată la zero, chiar dacă punem un câmp magnetic mult mai mare decât câmpul critic?

Desenați și explicați imaginea obținută pe un ecran de osciloscop atunci când o deviație este aplicată unei tensiuni AC sinusoidală și câmpul magnetic este constant și paralel cu axa lămpii. Desenați și explicați imaginea obținută pe ecranul osciloscopului când plăcile înclinate nu se lipesc de tensiune și câmpul magnetic este constant și perpendicular pe axa lămpii. Ce sunt bobinele Helmholtz și pentru ce sunt acestea? Când este focalizarea electronilor într-un tub de osciloscop în prezența unui câmp magnetic?

În 1924, L. de Broglie a înaintat ipoteza că dualismul corpuscular-undă este inerent tuturor tipurilor de materie fără excepție - electroni, protoni, atomi etc., iar relațiile cantitative dintre undă și proprietățile corpusculare ale particulelor sunt cele la fel ca cele stabilite anterior pentru fotoni. Și anume, dacă particula are energie și impuls, abs. a cărui valoare este egală cu R, atunci îi este asociată o undă de frecvență și lungime, unde 6 * 10 -27 erg * s este constanta lui Planck. Aceste unde sunt numite V. de B.

Numai un câmp electric poate polariza un dielectric? Pot corpurile piezoelectrice să aibă un centru de simetrie al celulei unitare? Poate un corp piezoelectric să fie un corp cu o concentrație de sarcini libere comparabilă cu concentrația de sarcină a unui metal? Descrieți mecanismul efectului piezoelectric simplu. Ce sunt modulele piezoelectrice? Definiți modulul lui Young. Ce este un galvanometru cu oglindă? Definiți constanta balistică.

Determinați vectorul momentului magnetic. Momentul magnetic este proporțional cu momentul său de inerție. Care este momentul magnetic total al unui electron într-un atom și care este momentul magnetic total al unui atom? Cum afectează valoarea sa proprietățile magnetice ale acestor atomi? Oferiți o determinare a susceptibilității magnetice. Explicați comportamentul unui diamagnet atunci când este introdus într-o regiune a unui câmp magnetic extern. Explicați comportamentul paramagnetic atunci când este introdus într-un câmp magnetic extern.

Pentru particule cu energie nu foarte mare, unde sunt masa și viteza particulei. În consecință, lungimea V. de B. este mai mică, cu atât masa particulei și viteza acesteia sunt mai mari. De exemplu, o particulă cu o masă de 1 g, care se mișcă cu o viteză de 1 m / s, corespunde lui V. de B. s10 -18, care se află în afara regiunii accesibile observației. Prin urmare, proprietățile undelor nu sunt importante în mecanica macroscopică. tel. Pentru electronii cu energii de la 1 eV la 10.000 eV, lungimile lui V. de B. se află în intervalul de la 10 la 0,1, adică în intervalul lungimilor de undă de raze X. radiatii. Prin urmare, undă proprietăţile electronilor ar trebui să apară, de exemplu, în timpul împrăștierii lor pe aceleași cristale, pe care difracție cu raze X.

Descrieți efectul temperaturii asupra susceptibilității magnetice a diamagnetice și paramagnetice. Care este relația dintre energia câmpului magnetic din interiorul probei și intensitatea cu care câmpul magnetic afectează proba? Cum poți separa substanțele datorită proprietăților lor magnetice? Ce tipuri de ordonare a momentelor magnetice apar în materiale? Explicați mecanismul de creare a domeniilor feromagnetice. Care este stabilitatea energetică a structurii domeniului în feromagneți? Cum afectează un câmp magnetic extern materialul unei structuri de domeniu?

Explicați existența buclelor de histerezis magnetic la feromagneți. Cum determină forma buclei de histerezis proprietățile magnetice ale unui material? Introduceți definiția permeabilității magnetice relative. Ce este efectul Barkhausen? Descrieți rolul unui sistem integrator în observarea buclelor de histerezis pe un ecran de osciloscop. De ce natura ondulatorie a luminii nu explică efectul fotoelectric? Einstein a interpretat efectul fotoelectric? Ce este dualitatea unde corpusculare? Care este potențialul de oprire și cum depinde acesta de frecvența luminii?

Primul experiment confirmarea ipotezei de Broglie a fost obţinută în 1927 în experimentele lui C. Davisson şi L. Germer. accelerat în electric câmp cu o diferență de potențial de 100-150 V (energia unor astfel de electroni este de 100-150 eV, ceea ce corespunde cu ) și a căzut pe un cristal de nichel, care joacă rolul de difracție spațială. grătare. S-a descoperit că electronii difractează pe cristal și exact așa cum ar trebui să fie pentru unde, a căror lungime este determinată de relația de Broglie. Proprietățile undelor electronilor, neutronilor și altor particule, precum și ale atomilor și moleculelor, nu sunt doar dovedite în mod fiabil prin experimente directe, ci sunt și utilizate pe scară largă în dispozitive de înaltă rezoluție, astfel încât să putem vorbi despre utilizare inginerească V. de B. (vezi. Difracția particulelor).

Cum se determină energia cinetică a fotoelectronilor? Cum se determină numărul de fotoelectroni? Cum se determină constanta lui Planck în acest exercițiu? De ce caracteristici și stropi pentru tensiuni pozitive ridicate? Ce presupunere stă la baza ipotezei lui de Broglie? Ce condiții trebuie îndeplinite pentru amplificarea undelor interferente? Care este relația dintre experiența lui Thompson și ipoteza lui de Broglie? Cum se dovedește adevărul ipotezei lui de Broglie? Ce fel fenomene fizice descrie ecuațiile Laue?

Desenați și explicați modelul de interferență al difracției luminii de către un policristalin. Desenați și explicați modelul de interferență al difracției luminii de către un singur cristal. Cum se calculează un singur cristal solid pe baza imaginii de interferență? Să presupunem că neutronii și electronii au aceeași energie. Ce fracție corespunde lungimii de undă de Broglie?

Ideea confirmată experimental a lui de Broglie despre dualismul undelor corpusculare a microparticulelor a schimbat fundamental ideile despre aspectul microlumii. Deoarece toate micro-obiectele (în mod tradițional, termenul „particule” este reținut în spatele lor) au atât proprietăți corpusculare, cât și proprietăți ondulatorii, atunci, evident, oricare dintre aceste „particule” nu poate fi considerată nici o particulă, nici o undă în clasic. intelegand aceste cuvinte. A apărut o nevoie pentru o astfel de teorie, în care proprietățile ondulatorii și corpusculare ale materiei să acționeze nu ca exclusive, ci ca complementare reciproc. La baza unei astfel de teorii - mecanica ondulatorie sau cuantică - a fost conceptul lui de Broglie, a cărui clarificare a dus la interpretarea probabilistică a lui V. de B. În 1926, M. Born (M. Born) a exprimat ideea că legile undelor respectă cantitatea care descrie starea particulei. Ea a fost numită

Discutați mecanismele transferului de căldură în natură. Discutați mecanismele transferului de căldură în solide. Discutați despre dependența de căldură solide de la temperatură. Dați și discutați ecuație generală transfer de căldură. Care sunt coeficienții de conductivitate termică și termică? Ce este un flux constant de căldură? Cum se determină coeficientul de conductivitate termică în funcție de rezultatele experimentului Angstrom? Cum determinați căldura metalului corect într-un exercițiu?

Ideea principală și remarcabilă prezentată în acest articol a fost aceea de a susține că orice microparticule cu masă de repaus diferită de zero poate fi asociată cu valul 32. Teoria lui Broglie a trecut de la postulatele neconvenționale ale lui Planck la radiația termică și - în același timp - de la aplicare și interpretări pe care le-a găsit Einstein în explicație efect fotoelectric 33.

OPTICA ELECTRONICĂ

Am spus deja că lumina are dualism corpuscular-undă: în unele fenomene se comportă ca o undă (interferență, difracție, polarizare), în altele (efect fotoelectric, absorbție a luminii etc.) - ca o particule. O particulă de lumină este o particulă radiatie electromagnetica raza optică, având energie

Prin extrapolare, Louis de Broglie a sugerat 34 că orice alte microparticule au proprietăți de lungime de undă asemănătoare fotonilor. A existat o teorie a contrariului în teoria materiei? Nu ne-am gândit prea mult la vederea „parțială” și am acordat atenție priveliștii ondulate? 35. Proprietățile undei Broglie Exprimarea undelor plane.

Fără demonstrație, se poate aminti că alegerea orbitelor eliptice din teoria lui Bohr se referă la aceeași observație. Amintiți-vă, se numește „undă electronică staționară”. rezultatul anterior nu provoacă probleme deoarece c este viteza limită a particulei.

și impuls

,

.

Masa de repaus a unui foton, de ex. Un foton există doar atunci când se mișcă.

În 1924, Louis de Broglie a sugerat că dualismul undelor corpusculare se poate manifesta și prin particule de materie, în special electroni. Înseamnă că particulă elementară poate fi caracterizată prin asocierea unei particule cu o anumită undă, a cărei lungime

Date experimentale De Broglie a postulat existența particulelor asociate cu particule. Stratul țintă a fost îndepărtat prin evaporare. Experiența Davison și Germer Research care l-a condus pe Davison la descoperire. Editura didactică și pedagogică. Experiența a necesitat o suprafață de emisie foarte curată și un tub de vid înalt. cristalele mici sunt situate într-un singur cristal. Îmbunătățirea tehnicii utilizate 37. Începând cu N., distribuția unghiulară a electronilor împrăștiați de țintă a fost complet diferită.

Iar ținta a fost puternic oxidată de aerul care a pătruns înăuntru. cu teoria lui L. spune Davisson Germer prin încălzire la temperaturi mariîn hidrogen și în vid. După încălzirea și răcirea suprafeței de nichel, s-au găsit maxime de intensitate mai pronunțate ale fasciculului reflectat de difracție a undelor asociate cu electronii. În acest caz, în combinație cu L. în Davisson, a descoperit apariția intensității fasciculului de electroni reflectată în anumite direcții bine definite 36.

.

Diferența dintre formulele (1) și (2) este semnificativă și constă în faptul că

1) un foton nu are o masă inerțială în repaus, în timp ce electronii au o masă în repaus, iar masa unui electron în mișcare

,

2) pentru fotoni, viteza mișcării lor în vid este valoare constantă, în timp ce electronii se pot mișca cu viteze diferite.

Elsasser a propus să utilizeze aceeași metodă pentru a testa dacă electronii au proprietățile unei lungimi de undă și pentru a determina lungimea de undă corespunzătoare. Acest rezultat a fost în conformitate cu lungimea de undă calculată prin teoria Broglie: λ = 22 Å. Atunci ce sens fizic val cuplat? Interacțiunea electronilor cu substanțele monocristaline duce la fenomene de difracție. De aceea. neutroni. El este atomi. Deoarece nu este clar care este contribuția fiecărui electron la modelul de difracție. Ulterior, au fost descoperite fenomene de difracție similare pentru alte tipuri de particule.

Lungime de undă

numită lungimea de undă de Broglie. Unda de Broglie nu reprezintă niciun proces oscilator independent, ci caracterizează doar proprietățile de undă ale particulei.

Când de Broglie a publicat această ipoteză, nu a existat nicio dovadă experimentală a corectitudinii ei. Abia în 1927, oamenii de știință americani Davisson și Germer au confirmat prin experiment această ipoteză. Studiind împrăștierea electronilor pe structură cristalină nichel, au descoperit accidental difracția electronilor. În același an, Thomson și Tarkovsky studiau deja în mod specific difracția electronilor pe o folie metalică.

Similar cu metoda folosită cu cele de mai sus. s-a observat că se modifică și distribuția electronilor împrăștiați. într-un timp foarte lung. Întrebare: Poate o particulă să fie redusă la o undă? Caracterul ondulat este mișcarea individuală a fiecărui electron. și așa mai departe.De aceea, împrăștierea lor nu a fost rezultatul unei interacțiuni separate de tip electronic. Alte experimente Alte tipuri de experimente.

În acest caz, se constată, de asemenea, că lungimea de undă corespunzătoare coincide cu lungimea de undă a fasciculului în final. Dar o voce interioară îmi spune că nu este încă reală. Ca răspuns la un conflict deschis între doi oameni de știință celebri. ideea nu este acceptată de alți fizicieni. Born a concluzionat că un electron difractat ar putea fi găsit oriunde în spațiu unde funcția sa de undă asociată este diferită de zero, ceea ce a încercat să aducă mecanica cuantică într-o „curling clasică” care depășea până acum. capacitate mentala fizicienilor.


Un fascicul de electroni accelerat de o tensiune de ordinul câtorva zeci de kilovolți a trecut printr-o folie metalică subțire și a lovit o placă fotografică. S-a dovedit că un electron care lovește o placă fotografică are asupra ei același efect ca un foton. Apoi au luat folie de aur, au repetat experimentul - efectul a fost același. Un electron individual care trece printr-o folie (sau un cristal) nu oferă modelul observat. Numai dacă trec mulți electroni prin folie se va obține un model de difracție (similar cu modelul de difracție de la lumină atunci când undele secundare sunt suprapuse).

Einstein folosește metoda Bose și concluzionează că materia trebuie să prezinte proprietăți de ondulare. Un alt detaliu istoric interesant al lui Slater, dar nu prea aproape de secretul Bătrânului în cazul unei cuantii separate. proces fizic. Impulsul emergent și cauzalitatea. Următorul tabel oferă o comparație sugestivă între proprietățile corpurilor macroscopice și cele care fac obiectul acestui paragraf. Acest lucru este clar. Fizica cuantică Proprietăţi corpusculare Proprietăţi de ondulare.

Revenind la întrebarea inițială. În schimb, Bohr a spus: „Natura însăși teoria cuantica, dar interpretarea fizică și filozofică a acestor observații îi aparține lui Niels Bohr. Observații de bază Până acum am văzut că dualismul poate lua următoarea schemă logică: Bohr a arătat asta. În cazul microparticulelor mari ⇒ energie fotonică mică. De exemplu, radiația Rögengen se comportă corpuscular pentru efectele Compton și fotoelectrice.

Mai târziu, a fost efectuată difracția neutronilor și a altor microparticule, ceea ce demonstrează corectitudinea ideii lui de Broglie că microparticulele de materie au proprietăți de undă.

Valul de Broglie este foarte mic. De exemplu, pentru un electron a cărui masă este se deplasează la viteză, lungime de undă . Și pentru o particulă cu o masă , deplasându-se cu o viteză de ordinul , lungimea de undă este de aproximativ .

Valul de particule cuantice a găsit nenumărate aplicații practice. în felul următor:. după un experiment adecvat. Probleme rezolvate Problemă inclusiv microscopul electronic. dispozitiv bazat pe difracția electronilor. Cât de mult se întâmplă acest lucru când electronii sunt accelerați la o tensiune de 40 kV?

Calculați unghiul la care Davisson și Germer au observat reflexia Bragg a electronilor cu o energie de 54 eV. dispersia lungimii de undă a electronului Broglie. Următoarele valori au fost înlocuite în raportul de mai sus: 54 eV = 54 ⋅. Heisenberg a pus mai întâi bazele mecanicii matriceale, iar mai târziu Scheudern a dezvoltat mecanica îndoială. Ambele teorii s-au dovedit a fi echivalente din punct de vedere fizic.

Proprietățile de undă ale particulelor sunt utilizate în medicină pentru difracție analiză structurală, care se bazează pe formula Wulf-Braggs: despre care am discutat deja. Analiza difracție-structurală este utilizată pentru a determina aranjarea ordonată sau dezordonată a atomilor și moleculelor unei substanțe și pentru a determina parametrii rețelei cristaline.

De Broglie a sugerat că dualitatea undă-particulă observată în optică trebuie să fie valabilă pentru materie. Această ipoteză a fost ulterior testată experimental. Din sensul fizic al acestor valuri, de Broglie nu putea indica nimic concret. Undele de tipul de mai sus sunt numite unde de fază, unde materie sau unde Broglie.

Este determinat în mod unic dacă impunem condiția ca faza de undă să fie un invariant relativist. Ele coincid cu relațiile corespunzătoare pentru fotoni, dacă în relațiile pentru toate particulele considerăm constanta constantă Planck. Acest lucru nu este necesar, dar este confirmat de rezultatele experimentale ulterioare. Din relație obținem o expresie pentru calcularea lungimii de undă a undei Broglie. Viteza de fază a undelor Broglie este egală: în teoria relativistă, iar viteza de fază este egală.

Și, desigur, suntem interesați să înțelegem principiul de funcționare al unui microscop electronic, care se bazează pe proprietățile undei electronilor.