DE BROGILE'İN DALGALARI- herhangi bir hareketli mikro parçacıkla ilişkili dalgalar, yansıtan kuantum doğası mikropartiküller.

Öncelikle kuantum özellikleri el-magn'da açıldı. alanlar. Yasaların M. Plavkom (M. Planck) tarafından incelenmesinden sonra termal cisimler(1900) "hafif kısımlar" kavramı - el-magn kuantası. alanlar. Bu kuantumlar - fotonlar - birçok yönden parçacıklara (parçacıklara) benzerler: belirli bir enerjileri ve momentumları vardır, bir bütün olarak madde ile etkileşime girerler. Aynı zamanda, uzun zamandır bilinmektedir. dalga özellikleri el-magn. radyasyon, to-çavdar, örneğin, ışığın fenomeninde ve girişiminde kendini gösterir. Böylece, fotonun ikili doğası veya parçacık-dalga ikiliği hakkında konuşulabilir.

Manyetik alan değişebilir mi kinetik enerjişarj ve neden? yön nedir manyetik alan magnetron içinde ve neye hizmet ediyor? yön nedir Elektrik alanı magnetron içinde ve neye hizmet ediyor? Anot akımının magnetrondaki bobin akımına bağımlılığını çizin ve tanımlayın. Kritik akım nedir ve nerede akar? Bir magnetronda ne olur? kritik nokta? Kritik alandan çok daha büyük bir manyetik alan koymamıza rağmen bir magnetrondaki anot akımı neden asla sıfıra düşmüyor?

Bir sinüzoidal AC voltajına bir sapma uygulandığında ve manyetik alan sabit ve lamba eksenine paralel olduğunda bir osiloskop ekranında elde edilen görüntüyü çizin ve açıklayın. Eğimli plakaların voltaja yapışmaması ve manyetik alanın sabit ve lamba eksenine dik olması durumunda elde edilen görüntüyü osiloskop ekranında çiziniz ve açıklayınız. Helmholtz bobinleri nedir ve ne içindir? Manyetik alan varlığında osiloskop tüpündeki elektronların odağı ne zaman olur?

1924'te L. de Broglie, parçacık-dalga ikiliğinin istisnasız tüm madde türlerinde - elektronlar, protonlar, atomlar vb. fotonlar için daha önce kurulmuştur. Yani, parçacığın enerjisi ve momentumu varsa, abs. değeri olan R, sonra onunla bir frekans ve uzunluk dalgası ilişkilendirilir, burada 6 * 10 -27 erg * s Planck sabitidir. Bu dalgalar denir W. de B.

Sadece bir elektrik alanı bir dielektrik polarize edebilir mi? Piezoelektrik cisimlerin birim hücre simetri merkezi olabilir mi? Piezoelektrik cisim, metalin yük konsantrasyonuyla karşılaştırılabilir serbest yük konsantrasyonuna sahip bir cisim olabilir mi? Basit piezoelektrik etkinin mekanizmasını açıklayınız. Piezoelektrik modüller nelerdir? Young modülünü tanımlayın. Aynalı galvanometre nedir? Balistik sabiti tanımlayın.

Manyetik momentin vektörünü belirleyin. Manyetik moment, atalet momenti ile orantılıdır. Bir atomdaki bir elektronun toplam manyetik momenti ve bir atomun toplam manyetik momenti nedir? Değeri bu atomların manyetik özelliklerini nasıl etkiler? Manyetik duyarlılığın belirlenmesini sağlayın. Bir diamagnetin harici bir manyetik alan bölgesine sokulduğunda davranışını açıklayın. Harici bir manyetik alana girdiğinde paramanyetik davranışı açıklayın.

Enerjisi çok yüksek olmayan parçacıklar için parçacığın kütlesi ve hızı nerededir? Sonuç olarak, V. de B.'nin uzunluğu ne kadar küçükse, parçacığın kütlesi ve hızı o kadar büyük olur. Örneğin, 1 m / s hızla hareket eden 1 g kütleli bir parçacık, gözlemlenebilir bölgenin dışında kalan V. de B. s10 -18'e karşılık gelir. Bu nedenle, makroskobik mekanikte dalga özellikleri önemsizdir. tel. 1 eV ila 10.000 eV arasında enerjiye sahip elektronlar için V. de B.'nin uzunlukları 10 ila 0.1 aralığında, yani X-ışını dalga boyları aralığındadır. radyasyon. Bu nedenle dalga elektron özellikleriörneğin, aynı kristaller üzerinde saçılmaları sırasında görünmelidir. X-ışını difraksiyon.

Sıcaklığın diamanyetik ve paramanyetiklerin manyetik alınganlığı üzerindeki etkisini açıklar. Numune içindeki manyetik alanın enerjisi ile manyetik alanın numuneyi etkileme yoğunluğu arasındaki ilişki nedir? Maddeleri manyetik özelliklerinden dolayı nasıl ayırabilirsiniz? Malzemelerde ne tür manyetik moment sıralaması oluşur? Ferromanyetik alanların oluşum mekanizmasını açıklar. Ferromıknatıslardaki alan yapısının enerji kararlılığı nedir? Bir dış manyetik alan, bir alan yapısının malzemesini nasıl etkiler?

Ferromıknatıslarda manyetik histerezis döngülerinin varlığını açıklayın. Histerezis döngüsünün şekli bir malzemenin manyetik özelliklerini nasıl belirler? Göreceli manyetik geçirgenlik tanımını girin. Barkhausen etkisi nedir? Bir osiloskop ekranında histerezis döngülerini gözlemlemede bütünleştirici bir sistemin rolünü tanımlayın. Işığın dalga doğası neden fotoelektrik etkiyi açıklamıyor? Einstein fotoelektrik etkiyi yorumladı mı? Parçacık-dalga ikiliği nedir? Durma potansiyeli nedir ve ışığın frekansına nasıl bağlıdır?

ilk deney de Broglie hipotezinin doğrulanması 1927'de C. Davisson ve L. Germer'in deneylerinde elde edildi. elektrikte hızlandırılmış 100-150 V potansiyel farkı olan alan (bu tür elektronların enerjisi 100-150 eV'dir, bu karşılık gelir) ve uzamsal kırınım rolünü oynayan bir nikel kristali üzerine düştü. ızgaralar. Elektronların kristal üzerinde kırınım yaptığı ve tam olarak uzunluğu de Broglie ilişkisi ile belirlenen dalgalar için olması gerektiği gibi olduğu bulundu. Elektronların, nötronların ve diğer parçacıkların yanı sıra atomların ve moleküllerin dalga özellikleri yalnızca doğrudan deneylerle güvenilir bir şekilde kanıtlanmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek çözünürlüklü cihazlarda da yaygın olarak kullanılır, böylece hakkında konuşabiliriz. mühendislik kullanımı V. de B. (bkz. parçacık kırınımı).

Fotoelektronların kinetik enerjisi nasıl belirlenir? Fotoelektron sayısı nasıl belirlenir? Bu alıştırmada Planck sabiti nasıl belirlenir? Yüksek pozitif voltajlar için neden özellikler ve sıçrama? De Broglie'nin hipotezinin altında yatan varsayım nedir? Girişim yapan dalgaların amplifikasyonu için hangi koşullar sağlanmalıdır? Thompson'ın deneyimi ile de Broglie'nin hipotezi arasındaki ilişki nedir? De Broglie'nin hipotezinin doğruluğu nasıl kanıtlanır? Ne tür fiziksel olaylar Laue denklemlerini tanımlar mısınız?

Bir polikristalin ışığın kırınımının girişim desenini çizin ve açıklayın. Tek bir kristal tarafından ışığın kırınımının girişim desenini çizin ve açıklayın. Girişim görüntüsüne dayalı katı tek kristal nasıl hesaplanır? Nötronların ve elektronların aynı enerjiye sahip olduğunu varsayalım. De Broglie dalga boyuna hangi kesir karşılık gelir?

De Broglie'nin mikropartiküllerin korpüsküler-dalga ikiliği hakkındaki deneysel olarak doğrulanmış fikri, mikro dünyanın görünümü hakkındaki fikirleri temelden değiştirdi. Tüm mikro-nesneler (geleneksel olarak, "parçacıklar" terimi arkalarında tutulur) hem cisimcik hem de dalga özelliklerine sahip olduğundan, açık bir şekilde, bu "parçacıkların" hiçbiri klasikte bir parçacık veya dalga olarak kabul edilemez. bu kelimeleri anlamak. Maddenin dalga ve parçacık özelliklerinin dışlayıcı değil, birbirini tamamlayıcı olarak hareket edeceği böyle bir teoriye ihtiyaç duyuldu. Böyle bir teorinin temeli - dalga veya kuantum, mekaniği - açıklanması V. de B'nin olasılıksal yorumuna yol açan de Broglie kavramıydı. 1926'da M. Born (M. Born) fikrini dile getirdi. Bu dalga yasaları, parçacığın durumunu tanımlayan niceliğe uyar. O seçildi

Doğada ısı transferinin mekanizmalarını tartışır. Katılarda ısı transferinin mekanizmalarını tartışır. Isının bağımlılığını tartışın katılar sıcaklıktan. ver ve tartış genel denklemısı transferi. Termal ve termal iletkenlik katsayıları nelerdir? Sabit ısı akışı nedir? Angstrom deneyinin sonuçlarına göre termal iletkenlik katsayısı nasıl belirlenir? Bir egzersizde doğru metalin ısısını nasıl belirlersiniz?

Bu makalede sunulan ana ve dikkat çekici fikir, sıfır olmayan durgun kütleye sahip herhangi bir mikropartikülün dalga 32 ile ilişkilendirilebileceğini iddia etmekti. Broglie'nin teorisi, Planck'ın geleneksel olmayan varsayımlarından termal radyasyona ve - aynı zamanda - uygulamadan ve Einstein'ın açıklamada bulduğu yorumlar fotoelektrik etki 33.

ELEKTRONİK OPTİK

Işığın parçacık-dalga ikiliğine sahip olduğunu zaten söylemiştik: bazı fenomenlerde bir dalga gibi (girişim, kırınım, polarizasyon), diğerlerinde (fotoelektrik etki, ışığın emilmesi vb.) - bir parçacık gibi davranır. Bir ışık parçacığı bir parçacıktır Elektromanyetik radyasyon optik menzil, enerjiye sahip

Ekstrapolasyon yoluyla, Louis de Broglie, diğer mikropartiküllerin foton benzeri dalga boyu özelliklerine sahip olduğunu öne sürdü. Madde teorisinde bunun tersi bir teori var mıydı? "Kısmi" görüş hakkında çok fazla düşünmedik ve dalgalı görünüme dikkat etmedik mi? 35. Broglie dalga özellikleri Düzlem dalgaların ifadesi.

Göstermeden, Bohr'un teorisindeki eliptik yörüngelerin seçiminin aynı gözlemi ifade ettiği hatırlanabilir. Hatırlayın, buna "durağan elektron dalgası" denir. c parçacığın sınırlayıcı hızı olduğundan önceki sonuç sorunlara neden olmaz.

ve momentum

,

.

Bir fotonun dinlenme kütlesi, yani. Bir foton sadece hareket halindeyken var olur.

1924'te Louis de Broglie, cisimcik-dalga ikiliğinin, madde parçacıkları, özellikle elektronlar tarafından da gösterilebileceğini öne sürdü. Demek oluyor temel parçacık bir parçacığı, uzunluğu belirli bir dalga ile ilişkilendirmekle karakterize edilebilir.

Deneysel veriler De Broglie, parçacıklarla ilişkili parçacıkların varlığını öne sürdü. Hedef katman, buharlaştırma yoluyla çıkarıldı. Davison'ı keşfe yönlendiren Davison ve Germer Research deneyimi. Didaktik ve pedagojik yayınevi. Deneyim, çok temiz bir emisyon yüzeyi ve yüksek bir vakum tüpü gerektiriyordu. küçük kristaller tek bir kristalde bulunur. Kullanılan Tekniğin İyileştirilmesi 37. N.'den başlayarak, hedef tarafından saçılan elektronların açısal dağılımı tamamen farklıydı.

Ve hedef, içeri giren hava tarafından güçlü bir şekilde oksitlendi. L. teorisi ile Davisson Germer'i ısıtarak söylüyor yüksek sıcaklıklar hidrojende ve vakumda. Nikel yüzeyinin ısıtılması ve soğutulmasından sonra, elektronlarla ilişkili dalgaların yansıyan kırınım demetinin daha belirgin yoğunluk maksimumları bulundu. Bu durumda, Davisson'da L. ile kombinasyon halinde, belirli iyi tanımlanmış yönlerde yansıtılan elektron ışınının yoğunluğunun görünümünü keşfetti.

.

Formül (1) ve (2) arasındaki fark önemlidir ve şu gerçeğinde yatmaktadır:

1) bir fotonun eylemsiz bir durgun kütlesi yoktur, elektronların bir durgun kütlesi ve hareketli bir elektronun kütlesi vardır.

,

2) fotonlar için boşluktaki hareketlerinin hızı sabit değer elektronlar farklı hızlarda hareket edebilirken.

Elsasser, elektronların bir dalga boyunun özelliklerine sahip olup olmadığını test etmek ve karşılık gelen dalga boylarını belirlemek için aynı yöntemi kullanmayı önerdi. Bu sonuç, Broglie teorisinden hesaplanan dalga boyuna uygundur: λ = 22 Å. Sonra ne fiziksel anlam birleşik dalga? Elektronların tek kristalli maddelerle etkileşimi kırınım fenomenlerine yol açar. Bu yüzden. nötronlar. O atomdur. Her elektronun kırınım modeline katkısının ne olduğu net olmadığı için. Daha sonra, diğer parçacık türleri için benzer kırınım fenomenleri keşfedildi.

dalga boyu

de Broglie dalga boyu denir. De Broglie dalgası herhangi bir bağımsız salınım sürecini temsil etmez, sadece parçacığın dalga özelliklerini karakterize eder.

De Broglie bu hipotezi yayınladığında, doğruluğunun deneysel bir kanıtı yoktu. Sadece 1927'de Amerikalı bilim adamları Davisson ve Germer bu hipotezi deneyle doğruladılar. Elektronların saçılımını inceleyerek kristal yapı nikel, yanlışlıkla elektron kırınımını keşfettiler. Aynı yıl, Thomson ve Tarkovsky, metal bir folyo üzerindeki elektronların kırınımını özel olarak inceliyorlardı.

Yukarıdaki ile kullanılan yönteme benzer. saçılan elektronların dağılımının da değiştiği fark edildi. çok uzun bir süre içinde. Soru: Bir parçacık bir dalgaya indirgenebilir mi? Dalgalı karakter, her elektronun bireysel hareketidir. vb. Bu nedenle, saçılmaları elektronik türün ayrı bir etkileşiminin sonucu değildi. Diğer deneyler Diğer deney türleri.

Bu durumda, karşılık gelen dalga boyunun, sonundaki ışının dalga boyu ile çakıştığı da bulunur. Ama içimden bir ses onun henüz gerçek olmadığını söylüyor. İki ünlü bilim adamı arasındaki açık bir çatışmaya yanıt olarak. fikir diğer fizikçiler tarafından kabul edilmez. Born, kuantum mekaniğini şimdiye kadar aşmış olan bir "Klasik Kıvrılma" haline getirmeye çalışan, ilişkili dalga fonksiyonunun sıfır olmadığı uzayda herhangi bir yerde kırılmış bir elektron bulunabileceği sonucuna vardı. zihinsel kapasite fizikçiler.


Birkaç on kilovolt düzeyinde bir voltajla hızlandırılan bir elektron ışını, ince bir metal folyodan geçti ve bir fotoğraf plakasına çarptı. Bir fotoğraf plakasına çarpan bir elektronun, bir foton ile aynı etkiye sahip olduğu ortaya çıktı. Sonra altın folyo aldılar, deneyi tekrarladılar - etki aynıydı. Bir folyodan (veya bir kristalden) geçen tek bir elektron, gözlemlenen modeli vermez. Yalnızca folyodan çok sayıda elektron geçerse bir kırınım modeli elde edilecektir (ikincil dalgalar üst üste bindirildiğinde ışığın kırınım modeline benzer).

Einstein Bose yöntemini kullanır ve maddenin kıvrımlı özellikler sergilemesi gerektiği sonucuna varır. Slater'ın bir başka ilginç tarihi detayı, ancak ayrı bir kuantum durumunda Yaşlı Adam'ın sırrına çok yakın değil. fiziksel süreç. Ortaya çıkan dürtü ve nedensellik. Aşağıdaki tablo, makroskopik cisimlerin özellikleri ile bu paragrafın konusu olan özellikler arasında anlamlı bir karşılaştırma sağlar. Bu temiz. kuantum fiziği Korpüsküler özellikler Oluklanma özellikleri.

Orijinal soruya dönersek. Bunun yerine Bohr şöyle dedi: "Doğanın kendisi kuantum teorisi, ancak bu gözlemlerin fiziksel ve felsefi yorumu Niels Bohr'a aittir. Temel Gözlemler Şimdiye kadar dualizmin aşağıdaki mantıksal şemayı alabileceğini gördük: Bohr bunu gösterdi. Büyük mikropartiküller durumunda ⇒ küçük foton enerjisi. Örnek olarak, Rögengen radyasyonu Compton ve fotoelektrik etkiler için parçacık gibi davranır.

Daha sonra, nötronların ve diğer mikropartiküllerin kırınımı gerçekleştirildi, bu da de Broglie'nin maddenin mikropartiküllerinin dalga özelliklerine sahip olduğu fikrinin doğruluğunu kanıtladı.

De Broglie dalgası çok küçüktür. Örneğin, kütlesi olan bir elektron için hızda hareket, dalga boyu . Ve kütlesi olan bir parçacık için mertebesinde bir hızla hareket eden, dalga boyu yaklaşıktır.

Kuantum parçacıklarının dalgası sayısız pratik uygulama bulmuştur. Aşağıdaki şekilde:. uygun bir deneyden sonra. Çözülen problemler Elektron mikroskobu dahil problem. elektron kırınımına dayalı cihaz. Elektronlar 40 kV'luk bir voltaja hızlandırıldığında bu ne kadar olur?

Davisson ve Germer'in 54 eV enerjili elektronların Bragg yansımasını gözlemledikleri açıyı hesaplayın. Bir elektronun Broglie dalga boyu dağılımı. Aşağıdaki değerler yukarıdaki oranda değiştirilmiştir: 54 eV = 54 ⋅. Heisenberg önce matris mekaniğinin temellerini attı ve daha sonra Scheudern eğilme mekaniğini geliştirdi. Her iki teorinin de fiziksel olarak eşdeğer olduğu gösterilmiştir.

Parçacıkların dalga özellikleri tıpta kırınım için kullanılır yapısal Analiz Wulf-Braggs formülüne dayanan: ki biz zaten tartıştık. Kırınım-yapısal analiz, bir maddenin atomlarının ve moleküllerinin düzenli veya düzensiz düzenini belirlemek ve kristal kafesin parametrelerini belirlemek için kullanılır.

De Broglie, optikte gözlemlenen dalga-parçacık ikiliğinin madde için geçerli olması gerektiğini öne sürdü. Bu hipotez daha sonra deneysel olarak test edildi. Bu dalgaların fiziksel anlamından, de Broglie belirli bir şey gösteremedi. Yukarıdaki tipteki dalgalara, maddenin veya Broglie dalgalarının olduğu faz dalgaları denir.

Dalga fazının göreli bir değişmez olması koşulunu empoze edersek, benzersiz bir şekilde belirlenir. Tüm parçacıkların ilişkilerinde Planck sabitini düşünürsek, fotonlar için karşılık gelen ilişkilerle çakışırlar. Bu gerekli değildir, ancak sonraki deneysel sonuçlarla doğrulanır. İlişkiden Broglie dalgasının dalga boyunu hesaplamak için bir ifade elde ederiz. Broglie dalgalarının faz hızı eşittir: görelilik teorisinde ve faz hızı eşittir.

Ve elbette, elektronların dalga özelliklerine dayanan bir elektron mikroskobunun çalışma prensibini anlamakla ilgileniyoruz.