VALËT E DE BROGILE- valë të lidhura me çdo mikrogrimcë lëvizëse, që reflekton natyra kuantike mikrogrimca.

Së pari vetitë kuantike u hapën në el-magn. fusha. Pas studimit nga M. Plavkom (M. Planck) të ligjeve trupat termikë(1900) koncepti i "pjesëve të lehta" - kuantet e el-magn. fusha. Këto kuante - fotone - janë në shumë mënyra të ngjashme me grimcat (korpuskulat): ato kanë një energji dhe vrull të caktuar, ndërveprojnë me materien në tërësi. Në të njëjtën kohë, ajo ka qenë e njohur prej kohësh vetitë e valës el-magn. rrezatimi, to-thekra manifestohen, për shembull, në fenomenet dhe ndërhyrjet e dritës. Kështu, mund të flitet për natyrën e dyfishtë, ose për dualizmin me valë korpuskulare, të fotonit.

A mund të ndryshojë një fushë magnetike energjia kinetike tarifë dhe pse? Cili është drejtimi fushë magnetike në magnetron dhe çfarë shërben ai? Cili është drejtimi fushe elektrike në magnetron dhe çfarë shërben ai? Vizatoni dhe përshkruani varësinë e rrymës së anodës nga rryma e spirales në magnetron. Çfarë është rryma kritike dhe ku rrjedh? Çfarë ndodh në një magnetron pikë kritike? Pse rryma e anodës në një magnetron nuk bie kurrë në zero edhe pse ne vendosim një fushë magnetike shumë më të madhe se fusha kritike?

Vizatoni dhe shpjegoni imazhin e marrë në një ekran oshiloskopi kur një devijim aplikohet në një tension AC sinusoidal dhe fusha magnetike është konstante dhe paralele me boshtin e llambës. Vizatoni dhe shpjegoni imazhin e marrë në ekranin e oshiloskopit kur pllakat e pjerrëta nuk i përmbahen tensionit dhe fusha magnetike është konstante dhe pingul me boshtin e llambës. Çfarë janë mbështjelljet Helmholtz dhe për çfarë janë ato? Kur është fokusi i elektroneve në një tub oshiloskopi në prani të një fushe magnetike?

Në vitin 1924, L. de Broglie hipotezoi se dualizmi me valë korpuskulare është i natyrshëm në të gjitha llojet e materies pa përjashtim - elektronet, protonet, atomet, etj., dhe marrëdhëniet sasiore midis vetive të valës dhe trupore të grimcave janë të njëjta me ato. krijuar më herët për fotonet. Domethënë, nëse grimca ka energji dhe vrull, abs. vlera e së cilës është e barabartë me R, atëherë me të shoqërohet një valë frekuence dhe gjatësi, ku 6 * 10 -27 erg * s është konstanta e Planck-ut. Këto valë quhen V. de B.

A mund të polarizojë vetëm një fushë elektrike një dielektrik? A mund të kenë trupat piezoelektrikë një qendër simetrie të qelizës njësi? A mund të jetë një trup piezoelektrik një trup me një përqendrim të ngarkesave të lira të krahasueshme me përqendrimin e ngarkesës së një metali? Përshkruani mekanizmin e efektit të thjeshtë piezoelektrik. Cilat janë modulet piezoelektrike? Përcaktoni modulin e Young. Çfarë është një galvanometër pasqyrë? Përcaktoni konstantën balistike.

Përcaktoni vektorin e momentit magnetik. Momenti magnetik është proporcional me momentin e tij të inercisë. Sa është momenti i përgjithshëm magnetik i një elektroni në një atom dhe sa është momenti i përgjithshëm magnetik i një atomi? Si ndikon vlera e tij në vetitë magnetike të këtyre atomeve? Jepni një përcaktim të ndjeshmërisë magnetike. Shpjegoni sjelljen e një diamagneti kur ai futet në një zonë të një fushe magnetike të jashtme. Shpjegoni sjelljen paramagnetike kur futet në një fushë magnetike të jashtme.

Për grimcat me energji jo shumë të lartë, ku janë masa dhe shpejtësia e grimcave. Rrjedhimisht, gjatësia e V. de B. është sa më e vogël, aq më e madhe është masa e grimcës dhe shpejtësia e saj. Për shembull, një grimcë me një masë prej 1 g, që lëviz me një shpejtësi prej 1 m / s, korrespondon me V. de B. s10 -18, e cila shtrihet jashtë rajonit të aksesueshëm për vëzhgim. Prandaj, vetitë valore janë të parëndësishme në mekanikën makroskopike. tel. Për elektronet me energji nga 1 eV deri në 10,000 eV, gjatësitë e V. de B. shtrihen në intervalin nga 10 në 0,1, d.m.th., në intervalin e gjatësive të valëve të rrezeve X. rrezatimi. Prandaj, valë vetitë e elektroneve duhet të shfaqen, për shembull, gjatë shpërndarjes së tyre në të njëjtat kristale, në të cilat difraksioni me rreze x.

Përshkruani efektin e temperaturës në ndjeshmërinë magnetike të diamagnetike dhe paramagnetike. Cila është marrëdhënia midis energjisë së fushës magnetike brenda kampionit dhe intensitetit me të cilin fusha magnetike ndikon në kampion? Si mund t'i ndani substancat për shkak të vetive të tyre magnetike? Cilat lloje të renditjes së momenteve magnetike ndodhin në materiale? Shpjegoni mekanizmin e krijimit të domeneve feromagnetike. Cila është qëndrueshmëria energjetike e strukturës së domenit në feromagnet? Si ndikon një fushë magnetike e jashtme në materialin e një strukture domeni?

Shpjegoni ekzistencën e sytheve të histerezës magnetike në feromagnet. Si i përcakton forma e lakut të histerezës vetitë magnetike të një materiali? Shkruani përkufizimin e përshkueshmërisë magnetike relative. Cili është efekti Barkhausen? Përshkruani rolin e një sistemi integrues në vëzhgimin e sytheve të histerezës në një ekran oshiloskopi. Pse natyra valore e dritës nuk e shpjegon efektin fotoelektrik? A e interpretoi Ajnshtajni efektin fotoelektrik? Çfarë është dualiteti i valëve korpuskulare? Cili është potenciali i ndalimit dhe si varet nga frekuenca e dritës?

Eksperimenti i parë konfirmimi i hipotezës së de Broglie u mor në vitin 1927 në eksperimentet e C. Davisson dhe L. Germer. i përshpejtuar në elektrike fushë me një ndryshim potencial prej 100-150 V (energjia e elektroneve të tilla është 100-150 eV, që korrespondon me ) dhe ra mbi një kristal nikeli, i cili luan rolin e difraksionit hapësinor. grila. U zbulua se elektronet difraktohen në kristal, dhe saktësisht siç duhet të jetë për valët, gjatësia e të cilave përcaktohet nga relacioni de Broglie. Vetitë valore të elektroneve, neutroneve dhe grimcave të tjera, si dhe atomeve dhe molekulave, jo vetëm që vërtetohen në mënyrë të besueshme nga eksperimentet e drejtpërdrejta, por përdoren gjithashtu gjerësisht në pajisjet me rezolucion të lartë, kështu që mund të flitet për përdorimin inxhinierik të V. . de B. (shih. Difraksioni i grimcave).

Si të përcaktohet energjia kinetike e fotoelektroneve? Si të përcaktohet numri i fotoelektroneve? Si përcaktohet konstanta e Plankut në këtë ushtrim? Pse karakteristikat dhe spërkatjet për tensionet e larta pozitive? Cili supozim qëndron në themel të hipotezës së de Broglie? Cilat kushte duhet të plotësohen për amplifikimin e valëve ndërhyrëse? Cila është marrëdhënia midis përvojës së Thompson dhe hipotezës së de Broglie? Si të vërtetohet e vërteta e hipotezës së de Broglie? Çfarë lloj dukuritë fizike përshkruani ekuacionet Laue?

Vizatoni dhe shpjegoni modelin e interferencës së difraksionit të dritës nga një polikristalin. Vizatoni dhe shpjegoni modelin e interferencës së difraksionit të dritës nga një kristal i vetëm. Si të llogarisni një kristal të ngurtë bazuar në imazhin e ndërhyrjes? Le të supozojmë se neutronet dhe elektronet kanë të njëjtën energji. Çfarë fraksioni i korrespondon gjatësisë valore de Broglie?

Ideja e konfirmuar eksperimentalisht e de Broglie për dualizmin me valë korpuskulare të mikrogrimcave ndryshoi rrënjësisht idetë për pamjen e mikrobotës. Meqenëse të gjitha mikro-objektet (sipas traditës, termi "grimca" ruhet pas tyre) kanë si veti korpuskulare ashtu edhe ato valore, atëherë, padyshim, asnjë nga këto "grimca" nuk mund të konsiderohet as grimcë as valë në klasiken. duke kuptuar këto fjalë. Lindi nevoja për një teori të tillë, në të cilën vetitë valore dhe korpuskulare të materies nuk do të vepronin si ekskluzive, por si reciprokisht plotësuese. Baza e një teorie të tillë - mekanika valore, ose kuantike - ishte koncepti i de Broglie, sqarimi i të cilit çoi në një interpretim probabilist të V. de B. Më 1926, M. Born (M. Born) shprehu idenë. se ligjet e valës i binden sasisë që përshkruan gjendjen e grimcës. Ajo u emërua

Diskutoni mekanizmat e transferimit të nxehtësisë në natyrë. Diskutoni mekanizmat e transferimit të nxehtësisë në trupat e ngurtë. Diskutoni për varësinë e nxehtësisë të ngurta nga temperatura. Jepni dhe diskutoni ekuacioni i përgjithshëm transferim i nxehtësisë. Cilat janë koeficientët e përçueshmërisë termike dhe termike? Çfarë është një rrjedhë e qëndrueshme e nxehtësisë? Si të përcaktohet koeficienti i përçueshmërisë termike sipas rezultateve të eksperimentit Angstrom? Si e përcaktoni nxehtësinë e metalit të duhur në një ushtrim?

Ideja kryesore dhe e jashtëzakonshme e paraqitur në këtë artikull ishte të pohohej se çdo mikrogrimcë me masë pushimi jo zero mund të shoqërohet me valën 32. Teoria e Broglie u zhvendos nga postulatet e pazakonta të Planck në rrezatimi termik dhe - në të njëjtën kohë - nga zbatimi dhe interpretimi që gjeti Ajnshtajni në shpjegim efekt fotoelektrik 33.

OPTIKA ELEKTRONIKE

Tashmë kemi thënë se drita ka dualizëm korpuskular-valor: në disa dukuri ajo sillet si valë (ndërhyrje, difraksion, polarizim), në të tjera (efekt fotoelektrik, përthithje e dritës, etj.) - si një grimcë. Një grimcë drite është një grimcë rrezatimi elektromagnetik diapazoni optik, që ka energji

Nga ekstrapolimi, Louis de Broglie sugjeroi 34 se çdo mikrogrimcë tjetër ka veti të gjatësisë së valës të ngjashme me foton. A ekzistonte një teori e të kundërtës në teorinë e materies? A nuk kemi menduar shumë për pamjen e "pjesshme" dhe nuk i kemi kushtuar rëndësi pamjes së valëzuar? 35. Vetitë e valës Broglie Shprehja e valëve të rrafshët.

Pa demonstrim, mund të kujtohet se zgjedhja e orbitave eliptike nga teoria e Bohr-it i referohet të njëjtit vëzhgim. Kujtojmë, ajo quhet "valë elektronike stacionare". rezultati i mëparshëm nuk shkakton probleme sepse c është shpejtësia kufizuese e grimcës.

dhe vrulli

,

.

Masa e pushimit të një fotoni, d.m.th. Një foton ekziston vetëm kur është në lëvizje.

Në vitin 1924, Louis de Broglie sugjeroi se dualizmi me valë korpuskulare mund të manifestohet gjithashtu nga grimcat e materies, në veçanti elektronet. Do të thotë se grimcë elementare mund të karakterizohet nga shoqërimi i një grimce me një valë të caktuar, gjatësia e së cilës

Të dhënat eksperimentale De Broglie postuloi ekzistencën e grimcave të lidhura me grimcat. Shtresa e synuar u hoq nga avullimi. Përvoja e Davison dhe Germer Research që e çoi Davison drejt zbulimit. Shtëpia botuese didaktike e pedagogjike. Përvoja kërkonte një sipërfaqe shumë të pastër emetimi dhe një tub me vakum të lartë. kristalet e vogla ndodhen në një kristal të vetëm. Përmirësimi i teknikës së përdorur 37. Duke filluar në N., shpërndarja këndore e elektroneve të shpërndara nga objektivi ishte krejtësisht e ndryshme.

Dhe objektivi u oksidua fort nga ajri që depërtoi brenda. me teorinë e L. thotë Davisson Germer duke ngrohur në temperaturat e larta në hidrogjen dhe në vakum. Pas ngrohjes dhe ftohjes së sipërfaqes së nikelit, u gjetën maksimumet më të theksuara të intensitetit të rrezes së reflektuar të difraksionit të valëve të shoqëruara me elektrone. Në këtë rast, në kombinim me L. në Davisson, ai zbuloi pamjen e intensitetit të rrezes elektronike të reflektuar në disa drejtime të përcaktuara mirë 36.

.

Dallimi midis formulave (1) dhe (2) është i rëndësishëm dhe qëndron në faktin se

1) një foton nuk ka një masë pushimi inerciale, ndërsa elektronet kanë një masë pushimi dhe masën e një elektroni në lëvizje

,

2) për fotonet, shpejtësia e lëvizjes së tyre në vakum është vlerë konstante, ndërsa elektronet mund të lëvizin me shpejtësi të ndryshme.

Elsasser propozoi përdorimin e së njëjtës metodë për të testuar nëse elektronet kanë vetitë e një gjatësi vale dhe për të përcaktuar gjatësinë e tyre valore përkatëse. Ky rezultat ishte në përputhje me gjatësinë valore të llogaritur nga teoria e Broglie: λ = 22 Å. E pastaj kuptimi fizik valë e bashkuar? Ndërveprimi i elektroneve me substancat njëkristalore çon në fenomene difraksioni. Kjo është arsyeja pse. neutronet. Ai është atomet. Meqenëse nuk është e qartë se cili është kontributi i secilit elektron në modelin e difraksionit. Më pas, fenomene të ngjashme difraksioni u zbuluan për lloje të tjera grimcash.

Gjatësia e valës

quhet gjatësia e valës de Broglie. Vala de Broglie nuk përfaqëson ndonjë proces të pavarur oshilues, por vetëm karakterizon vetitë valore të grimcave.

Kur de Broglie publikoi këtë hipotezë, nuk kishte asnjë provë eksperimentale për korrektësinë e saj. Vetëm në vitin 1927, shkencëtarët amerikanë Davisson dhe Germer konfirmuan këtë hipotezë me eksperiment. Duke studiuar shpërndarjen e elektroneve në struktura kristalore nikelit, ata zbuluan aksidentalisht difraksionin e elektroneve. Në të njëjtin vit, Thomson dhe Tarkovsky tashmë po studionin në mënyrë specifike difraksionin e elektroneve në një fletë metalike.

Ngjashëm me metodën e përdorur me sa më sipër. u vu re se ndryshon edhe shpërndarja e elektroneve të shpërndara. në një kohë shumë të gjatë. Pyetje: A mund të reduktohet një grimcë në valë? Karakteri i valëzuar është lëvizja individuale e çdo elektroni. e kështu me radhë.Prandaj shpërndarja e tyre nuk ishte rezultat i një ndërveprimi të veçantë të tipit elektronik. Eksperimente të tjera Lloje të tjera eksperimentesh.

Në këtë rast, konstatohet gjithashtu se gjatësia valore përkatëse përkon me gjatësinë valore të rrezes në fund. Por një zë i brendshëm më thotë se ajo nuk është ende e vërtetë. Në përgjigje të një konflikti të hapur mes dy shkencëtarëve të famshëm. ideja nuk pranohet nga fizikanët e tjerë. Born arriti në përfundimin se një elektron i difraksionuar mund të gjendej kudo në hapësirë ​​ku funksioni i valës së tij të lidhur është jo zero, i cili u përpoq të sillte mekanikën kuantike në një "përdredhje klasike" që deri më tani e ka tejkaluar kapaciteti mendor fizikantët.


Një rreze elektronike e përshpejtuar nga një tension në rendin e disa dhjetëra kilovolt kaloi nëpër një fletë metalike të hollë dhe goditi një pllakë fotografike. Doli se një elektron që godet një pllakë fotografike ka të njëjtin efekt mbi të si një foton. Pastaj morën fletë ari, përsëritën eksperimentin - efekti ishte i njëjtë. Një elektron individual që kalon nëpër një fletë metalike (ose një kristal) nuk jep modelin e vëzhguar. Vetëm nëse shumë elektrone kalojnë nëpër fletë metalike do të merret një model difraksioni (i ngjashëm me modelin e difraksionit nga drita kur mbivendosen valët dytësore).

Ajnshtajni përdor metodën Bose dhe arrin në përfundimin se lënda duhet të shfaqë veti valëzuese. Një tjetër detaj historik interesant i Slater, por jo shumë afër sekretit të Plakut në rastin e një kuanti të veçantë procesi fizik. Impulsi dhe shkakësia e shfaqur. Tabela e mëposhtme jep një krahasim sugjerues midis vetive të trupave makroskopikë dhe atyre që janë objekt i këtij paragrafi. Kjo është e qartë. Fizika kuantike Vetitë korpuskulare vetitë e valëzimit.

Duke iu rikthyer pyetjes origjinale. Në vend të kësaj, Bohr tha: "Natyra vetë teoria kuantike, por interpretimi fizik dhe filozofik i këtyre vëzhgimeve i përket Niels Bohr. Vëzhgimet bazë Deri më tani kemi parë se dualizmi mund të marrë skemën logjike të mëposhtme: Bohr e tregoi këtë. Në rastin e mikrogrimcave të mëdha ⇒ energji e vogël fotonike. Si shembull, rrezatimi Rögengen sillet në mënyrë korpuskulare për efektet Compton dhe fotoelektrike.

Më vonë, u krye difraksioni i neutroneve dhe mikrogrimcave të tjera, gjë që dëshmon korrektësinë e idesë së de Broglie se mikrogrimcat e materies kanë veti valore.

Vala de Broglie është shumë e vogël. Për shembull, për një elektron masa e të cilit është duke lëvizur me shpejtësi, gjatësi vale . Dhe për një grimcë me një masë , duke lëvizur me një shpejtësi të rendit të , gjatësia e valës është rreth .

Vala e grimcave kuantike ka gjetur aplikime të panumërta praktike. në mënyrën e mëposhtme:. pas një eksperimenti të duhur. Probleme të zgjidhura Problem përfshirë mikroskopin elektronik. pajisje e bazuar në difraksionin e elektroneve. Sa ndodh kjo kur elektronet përshpejtohen në një tension prej 40 kV?

Llogaritni këndin në të cilin Davisson dhe Germer vëzhguan reflektimin Bragg të elektroneve me një energji prej 54 eV. dispersioni i gjatësisë valore të elektronit Broglie. Vlerat e mëposhtme janë zëvendësuar në raportin e mësipërm: 54 eV = 54 ⋅. Heisenberg fillimisht hodhi themelet e mekanikës së matricës, dhe më vonë Scheudern zhvilloi mekanikën përkulëse. Të dyja teoritë janë treguar të jenë fizikisht ekuivalente.

Vetitë valore të grimcave përdoren në mjekësi për difraksion analiza strukturore, e cila bazohet në formulën Wulf-Braggs: për të cilat kemi diskutuar tashmë. Analiza difraksiono-strukturore përdoret për të përcaktuar renditjen e rendit ose të çrregullt të atomeve dhe molekulave të një substance dhe për të përcaktuar parametrat e rrjetës kristalore.

De Broglie sugjeroi që dualiteti valë-grimcë i vërejtur në optikë duhet të jetë i vlefshëm për materien. Kjo hipotezë u testua më vonë në mënyrë eksperimentale. Nga kuptimi fizik i këtyre valëve, de Broglie nuk mund të tregonte asgjë specifike. Valët e tipit të mësipërm quhen valë fazore, ku materia ose valët Broglie.

Përcaktohet në mënyrë unike nëse vendosim kushtin që faza e valës të jetë një invariant relativist. Ato përkojnë me relacionet përkatëse për fotonet, nëse në relacionet për të gjitha grimcat e konsiderojmë konstanten e Plankut. Kjo nuk është e nevojshme, por konfirmohet nga rezultatet e mëvonshme eksperimentale. Nga relacioni fitojmë një shprehje për llogaritjen e gjatësisë valore të valës Broglie. Shpejtësia fazore e valëve Broglie është e barabartë: në teorinë relativiste, dhe shpejtësia e fazës është e barabartë.

Dhe, natyrisht, ne jemi të interesuar të kuptojmë parimin e funksionimit të një mikroskopi elektronik, i cili bazohet në vetitë valore të elektroneve.