DE BROGILE to'lqinlari- har qanday harakatlanuvchi mikrozarrachalar bilan bog'langan, aks ettiruvchi to'lqinlar kvant tabiati mikrozarrachalar.

Birinchidan kvant xossalari el-magnida ochilgan. dalalar. M. Plavkom (M. Plank) tomonidan qonunlarni o'rganishdan so'ng termal jismlar(1900) "engil qismlar" tushunchasi - el-magn kvantlari. dalalar. Bu kvantlar - fotonlar ko'p jihatdan zarrachalarga (korpuskulalarga) o'xshaydi: ular ma'lum energiya va impulsga ega, bir butun sifatida materiya bilan o'zaro ta'sir qiladi. Shu bilan birga, u uzoq vaqtdan beri ma'lum to'lqin xususiyatlari el-magn. nurlanish, to-rye, masalan, yorug'lik hodisalari va interferentsiyasida namoyon bo'ladi. Shunday qilib, fotonning dual tabiati yoki korpuskulyar to'lqin dualizmi haqida gapirish mumkin.

Magnit maydon o'zgarishi mumkin kinetik energiya zaryad va nima uchun? Yo'nalish qanday magnit maydon magnetronda va u nimaga xizmat qiladi? Yo'nalish qanday elektr maydoni magnetronda va u nimaga xizmat qiladi? Anod oqimining magnetrondagi g‘altakning tokiga bog‘liqligini chizing va tavsiflang. Kritik oqim nima va u qayerda oqadi? Magnitronda nima sodir bo'ladi tanqidiy nuqta? Nima uchun biz kritik maydondan kattaroq magnit maydon qo'ygan bo'lsak ham, magnetrondagi anod oqimi hech qachon nolga tushmaydi?

Sinusoidal o'zgaruvchan tok kuchlanishiga burilish qo'llanilganda va magnit maydon doimiy va chiroq o'qiga parallel bo'lganda, osiloskop ekranida olingan tasvirni chizing va tushuntiring. Osiloskop ekranida qiya plastinalar kuchlanishga yopishmagan va magnit maydon doimiy va chiroq o'qiga perpendikulyar bo'lganda olingan tasvirni chizing va tushuntiring. Helmgolts bobinlari nima va ular nima uchun? Osiloskop trubkasida magnit maydon mavjud bo'lganda elektronlar fokusi qachon bo'ladi?

1924 yilda L. de Broyl korpuskulyar-to'lqinli dualizm istisnosiz barcha turdagi moddalarga - elektronlar, protonlar, atomlar va boshqalarga xosdir va zarrachalarning to'lqin va korpuskulyar xossalari o'rtasidagi miqdoriy bog'lanishlar xuddi shunday bo'lishini taxmin qildi. ilgari fotonlar uchun yaratilgan. Ya'ni, agar zarracha energiya va impulsga ega bo'lsa, abs. qiymati teng bo'lgan R, keyin chastota va uzunlikdagi to'lqin u bilan bog'lanadi, bu erda 6 * 10 -27 erg * s Plank doimiysi. Bu to'lqinlar deyiladi V. de B.

Dielektrikni faqat elektr maydoni qutblashi mumkinmi? Piezoelektrik jismlar simmetriyaning birlik hujayra markaziga ega bo'lishi mumkinmi? Piezoelektrik jism metallning zaryad konsentratsiyasi bilan taqqoslanadigan erkin yuklarning konsentratsiyasiga ega bo'lgan tana bo'lishi mumkinmi? Oddiy piezoelektrik effektning mexanizmini aytib bering. Piezoelektrik modullar nima? Young modulini aniqlang. Oynali galvanometr nima? Balistik konstantani aniqlang.

Magnit moment vektorini aniqlang. Magnit moment uning inersiya momentiga proporsionaldir. Atomdagi elektronning umumiy magnit momenti qancha va atomning umumiy magnit momenti qancha? Uning qiymati bu atomlarning magnit xususiyatlariga qanday ta'sir qiladi? Magnit sezuvchanlikni aniqlashni ta'minlang. Diamagnit tashqi magnit maydon hududiga kiritilganda uning harakatini tushuntiring. Tashqi magnit maydonga kiritilganda paramagnit harakatini tushuntiring.

Juda yuqori energiya bo'lmagan zarralar uchun zarrachaning massasi va tezligi qayerda. Binobarin, V. de B. uzunligi qanchalik kichik boʻlsa, zarrachaning massasi va tezligi shunchalik katta boʻladi. Masalan, 1 m/s tezlikda harakatlanuvchi massasi 1 g bo'lgan zarracha V. de B. s10 -18 ga to'g'ri keladi, u kuzatish mumkin bo'lgan hududdan tashqarida joylashgan. Shuning uchun makroskopik mexanikada to'lqin xossalari ahamiyatsiz. tel. 1 eV dan 10 000 eV gacha energiyaga ega bo'lgan elektronlar uchun V. de B. uzunligi 10 dan 0,1 gacha, ya'ni rentgen to'lqin uzunligi oralig'ida yotadi. radiatsiya. Shuning uchun, to'lqin elektron xossalari masalan, bir xil kristallar ustida ularning tarqalishi paytida paydo bo'lishi kerak rentgen nurlarining diffraktsiyasi.

Diamagnit va paramagnitlarning magnit sezgirligiga haroratning ta'sirini tavsiflang. Namuna ichidagi magnit maydon energiyasi va magnit maydonning namunaga ta'sir qilish intensivligi o'rtasida qanday bog'liqlik bor? Magnit xususiyatlariga ko'ra moddalarni qanday ajratish mumkin? Materiallarda magnit momentlarni tartiblashning qanday turlari uchraydi? Ferromagnit domenlarni hosil qilish mexanizmini tushuntiring. Ferromagnitlarda domen strukturasining energiya barqarorligi qanday? Tashqi magnit maydon domen strukturasining materialiga qanday ta'sir qiladi?

Ferromagnitlarda magnit histerezis halqalarining mavjudligini tushuntiring. Histerez halqasining shakli materialning magnit xususiyatlarini qanday aniqlaydi? Nisbiy magnit o'tkazuvchanlik ta'rifini kiriting. Barxauzen effekti nima? Osiloskop ekranida histerezis halqalarini kuzatishda integrallashuvchi tizimning rolini tasvirlab bering. Nima uchun yorug'likning to'lqin tabiati fotoelektrik effektni tushuntirmaydi? Eynshteyn fotoelektr effektini talqin qildi? Korpuskulyar-to'lqin dualligi nima? To'xtash potentsiali nima va u yorug'lik chastotasiga qanday bog'liq?

Birinchi tajriba de Broyl gipotezasini tasdiqlash 1927 yilda C. Devisson va L. Germer tajribalarida olingan. elektrda tezlashtirilgan potentsiallar farqi 100-150 V bo'lgan maydon (bunday elektronlarning energiyasi 100-150 eV ga to'g'ri keladi) va fazoviy diffraktsiya rolini o'ynaydigan nikel kristaliga tushdi. panjaralar. Elektronlarning kristall ustida diffraktsiya qilishi aniqlandi va xuddi to'lqinlar uchun bo'lishi kerak bo'lganidek, ularning uzunligi de Broyl munosabati bilan belgilanadi. Elektronlar, neytronlar va boshqa zarralar, shuningdek, atomlar va molekulalarning to'lqin xususiyatlari nafaqat to'g'ridan-to'g'ri tajribalar bilan ishonchli isbotlangan, balki yuqori aniqlikdagi qurilmalarda ham keng qo'llaniladi, shuning uchun V ning muhandislik ishlatilishi haqida gapirish mumkin. de B. (qarang. Zarrachalar diffraksiyasi).

Fotoelektronlarning kinetik energiyasi qanday aniqlanadi? Fotoelektronlarning sonini qanday aniqlash mumkin? Ushbu mashqda Plank doimiysi qanday aniqlanadi? Nima uchun yuqori musbat kuchlanish uchun xarakteristikalar va chayqalishlar? De Broyl gipotezasi asosida qanday taxmin yotadi? Interferentsiya qiluvchi to'lqinlarning kuchayishi uchun qanday shartlar bajarilishi kerak? Tompson tajribasi va de Broyl gipotezasi o'rtasida qanday bog'liqlik bor? De Broyl gipotezasi haqiqatini qanday isbotlash mumkin? Qanday jismoniy hodisalar Laue tenglamalarini tasvirlab bering?

Yorug‘likning polikristal difraksiyasining interferension sxemasini chizing va tushuntiring. Yorug‘likning monokristalning difraksiyasining interferensiya sxemasini chizing va tushuntiring. Interferentsiya tasviri asosida qattiq monokristalni qanday hisoblash mumkin? Neytronlar va elektronlar bir xil energiyaga ega deb faraz qilaylik. De Broyl to'lqin uzunligi qaysi kasrga to'g'ri keladi?

De Broylning mikrozarrachalarning korpuskulyar-to'lqinli dualizmi haqidagi eksperimental tasdiqlangan g'oyasi mikrodunyoning ko'rinishi haqidagi g'oyalarni tubdan o'zgartirdi. Barcha mikroob'ektlar (an'anaga ko'ra, "zarralar" atamasi ularning orqasida saqlanib qolgan) ham korpuskulyar, ham to'lqin xususiyatlariga ega bo'lganligi sababli, shubhasiz, bu "zarralar" ni klassikada zarracha yoki to'lqin deb hisoblash mumkin emas. bu so'zlarni tushunish. Materiyaning to'lqin va korpuskulyar xossalari eksklyuziv emas, balki bir-birini to'ldiruvchi sifatida harakat qiladigan shunday nazariyaga ehtiyoj paydo bo'ldi. Bunday nazariyaning asosi - to'lqin yoki kvant mexanikasi - de Broyl kontseptsiyasi bo'lib, uning aniqlanishi V. de B.ning ehtimollik talqiniga olib keldi 1926 yilda M. Born (M. Born) bu g'oyani ifoda etdi. to'lqin qonunlari zarracha holatini tavsiflovchi miqdorga bo'ysunadi. Uning ismi qo'yildi

Tabiatdagi issiqlik uzatish mexanizmlarini muhokama qiling. Qattiq jismlarda issiqlik uzatish mexanizmlarini muhokama qiling. Issiqlikning bog'liqligini muhokama qiling qattiq moddalar haroratdan. Bering va muhokama qiling umumiy tenglama issiqlik uzatish. Issiqlik va issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari qanday? Barqaror issiqlik oqimi nima? Angstrom tajribasi natijalariga ko'ra issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti qanday aniqlanadi? Mashqda to'g'ri metallning issiqligini qanday aniqlash mumkin?

Ushbu maqolada keltirilgan asosiy va e'tiborga molik g'oya tinch massasi nolga teng bo'lmagan har qanday mikrozarralar 32-to'lqin bilan bog'lanishi mumkinligini ta'kidlash edi. Broyl nazariyasi Plankning noan'anaviy postulatlaridan o'zgardi. termal nurlanish va - bir vaqtning o'zida - Eynshteyn tushuntirishda topgan qo'llash va talqindan fotoelektrik effekt 33.

ELEKTRON OPTIKA

Yorug'lik korpuskulyar-to'lqinli dualizmga ega ekanligini yuqorida aytgan edik: ba'zi hodisalarda u o'zini to'lqin (interferentsiya, difraksiya, qutblanish), boshqalarida (fotoelektrik effekt, yorug'likning yutilishi va boshqalar) - zarra kabi tutadi. Yorug'lik zarrasi zarrachadir elektromagnit nurlanish optik diapazon, energiyaga ega

Ekstrapolyatsiya orqali Lui de Broyl boshqa har qanday mikrozarralar fotonga o'xshash to'lqin uzunligi xususiyatlariga ega ekanligini taklif qildi. Materiya nazariyasida teskari nazariya bormidi? "Qisman" ko'rinish haqida ko'p o'ylamaganmidik va to'lqinli ko'rinishga e'tibor bermadikmi? 35. Broyl to'lqinlarining xossalari Tekis to'lqinlarning ifodasi.

Namoyishsiz, Bor nazariyasidan elliptik orbitalarni tanlash xuddi shu kuzatishga tegishli ekanligini eslash mumkin. Eslatib o'tamiz, u "statsionar elektron to'lqin" deb ataladi. oldingi natija muammo tug'dirmaydi, chunki c - zarrachaning cheklovchi tezligi.

va impuls

,

.

Fotonning tinch massasi, ya'ni. Foton faqat harakatlanayotganda mavjud bo'ladi.

1924 yilda Lui de Broyl korpuskulyar-to'lqinli dualizm materiya zarralari, xususan elektronlar bilan ham namoyon bo'lishi mumkinligini aytdi. Bu shuni anglatadiki elementar zarracha zarrachani uzunligi ma'lum bir to'lqin bilan bog'lash bilan tavsiflanishi mumkin

Eksperimental ma'lumotlar De Broyl zarrachalar bilan bog'liq zarralar mavjudligini taxmin qildi. Maqsadli qatlam bug'lanish orqali olib tashlandi. Davison va Germer tadqiqotining tajribasi Devissonni kashfiyotga olib keldi. Didaktik va pedagogika nashriyoti. Tajriba juda toza emissiya yuzasi va yuqori vakuumli trubkani talab qildi. kichik kristallar bitta kristallda joylashgan. Amaldagi texnikani takomillashtirish 37. N.dan boshlab nishon tomonidan sochilgan elektronlarning burchak taqsimoti butunlay boshqacha boʻlgan.

Va nishon ichkariga kirgan havo bilan kuchli oksidlangan. da qizdirish orqali Devisson Germer deydi L. nazariyasi bilan yuqori haroratlar vodorod va vakuumda. Nikel sirtini isitish va sovutishdan so'ng elektronlar bilan bog'liq bo'lgan to'lqinlar diffraktsiyasining aks ettirilgan nurlarining yanada aniqroq intensivlik maksimallari topildi. Bunda u Devissonda L. bilan birgalikda maʼlum aniq yoʻnalishlarda aks ettirilgan elektron nurlar intensivligining koʻrinishini kashf etdi 36.

.

Formulalar (1) va (2) o'rtasidagi farq muhim va shundan iboratki

1) foton inertial tinch massaga ega emas, elektronlar esa tinch massaga ega va harakatlanuvchi elektronning massasi

,

2) fotonlar uchun ularning vakuumdagi harakat tezligi doimiy qiymat, elektronlar esa har xil tezlikda harakatlanishi mumkin.

Elsasser elektronlar to'lqin uzunligining xususiyatlariga ega yoki yo'qligini tekshirish va ularga mos keladigan to'lqin uzunligini aniqlash uchun xuddi shu usuldan foydalanishni taklif qildi. Bu natija Broyl nazariyasi tomonidan hisoblangan to'lqin uzunligiga mos keldi: l = 22 Å. Keyin nima jismoniy ma'no birlashgan to'lqin? Elektronlarning monokristalli moddalar bilan o'zaro ta'siri diffraktsiya hodisalariga olib keladi. Shunung uchun. neytronlar. U atomlar. Har bir elektronning diffraktsiya naqshiga qanday hissasi borligi aniq emas. Keyinchalik, boshqa turdagi zarralar uchun ham xuddi shunday diffraktsiya hodisalari aniqlandi.

To'lqin uzunligi

de Broyl to'lqin uzunligi deb ataladi. De Broyl to'lqini hech qanday mustaqil tebranish jarayonini ifodalamaydi, faqat zarrachaning to'lqin xususiyatlarini tavsiflaydi.

De Broyl bu gipotezani e'lon qilganida, uning to'g'riligining eksperimental isboti yo'q edi. Faqat 1927 yilda amerikalik olimlar Devisson va Germer bu farazni tajriba orqali tasdiqladilar. Elektronlarning tarqalishini o'rganish orqali kristall tuzilishi nikel, ular tasodifan elektron diffraktsiyani kashf qilishdi. O'sha yili Tomson va Tarkovskiy metall folga ustidagi elektronlarning diffraktsiyasini maxsus o'rganishgan.

Yuqoridagi usulga o'xshash. tarqoq elektronlarning taqsimlanishi ham o'zgarib turishi sezildi. juda uzoq vaqt ichida. Savol: Zarrachani to'lqinga aylantirish mumkinmi? To'lqinli belgi har bir elektronning individual harakatidir. va hokazo.Shuning uchun ularning tarqalishi elektron tipning alohida o'zaro ta'siri natijasi emas edi. Boshqa tajribalar Boshqa turdagi tajribalar.

Bunday holda, mos keladigan to'lqin uzunligi oxirida nurning to'lqin uzunligiga to'g'ri kelishi ham aniqlanadi. Ammo ichki ovoz menga uning hali haqiqiy emasligini aytadi. Ikki mashhur olim o'rtasidagi ochiq to'qnashuvga javoban. g'oya boshqa fiziklar tomonidan qabul qilinmaydi. Born, difraksiyalangan elektronni fazoning istalgan joyida, uning bilan bog'liq to'lqin funktsiyasi nolga teng bo'lmagan joyda topish mumkin degan xulosaga keldi, bu kvant mexanikasini "Klassik jingalak" ga olib kirishga harakat qildi. aqliy qobiliyat fiziklar.


Bir necha o'n kilovolt tartibida kuchlanish bilan tezlashtirilgan elektron nur yupqa metall plyonkadan o'tib, fotografik plastinkaga urildi. Ma'lum bo'lishicha, fotoplastinkaga urilgan elektron foton bilan bir xil ta'sir qiladi. Keyin ular oltin folga olib, tajribani takrorladilar - ta'sir bir xil bo'ldi. Folga (yoki kristall) orqali o'tadigan individual elektron kuzatilgan naqshni bermaydi. Agar folga orqali ko'plab elektronlar o'tsa, diffraktsiya naqsh olinadi (ikkilamchi to'lqinlar qo'shilganda yorug'likdan diffraktsiya naqshiga o'xshash).

Eynshteyn Bose usulidan foydalanadi va materiya gofrirovka qiluvchi xususiyatga ega bo'lishi kerak degan xulosaga keladi. Sleyterning yana bir qiziqarli tarixiy tafsiloti, lekin alohida kvant holatida Cholning siriga unchalik yaqin emas. jismoniy jarayon. Rivojlanayotgan impuls va sababiylik. Quyidagi jadvalda makroskopik jismlarning xususiyatlari va ushbu bandning mavzusi bo'lganlar o'rtasidagi taxminiy taqqoslash berilgan. Bu aniq. Kvant fizikasi Korpuskulyar xususiyatlar gofrirovka xususiyatlari.

Asl savolga qaytish. Buning o'rniga Bor dedi: "Tabiatning o'zi kvant nazariyasi, ammo bu kuzatishlarning jismoniy va falsafiy talqini Niels Borga tegishli. Asosiy kuzatishlar Hozirgacha biz dualizm quyidagi mantiqiy sxemani olishi mumkinligini ko'rdik: Bor buni ko'rsatdi. Katta mikrozarrachalarda ⇒ kichik foton energiyasi. Misol tariqasida, Rögengen nurlanishi Kompton va fotoelektr effektlari uchun korpuskulyar tarzda harakat qiladi.

Keyinchalik neytronlar va boshqa mikrozarralarning diffraksiyasi amalga oshirildi, bu de Broylning moddaning mikrozarralari to'lqin xossalariga ega degan fikrining to'g'riligini isbotlaydi.

De Broyl to'lqini juda kichik. Masalan, massasi bo'lgan elektron uchun tezlikda, to'lqin uzunligida harakatlanuvchi . Va massasi bo'lgan zarracha uchun , tartibidagi tezlikda harakatlanuvchi, to'lqin uzunligi taxminan.

Kvant zarralari to'lqini son-sanoqsiz amaliy qo'llanmalarni topdi. quyida bayon qilinganidek:. tegishli tajribadan so'ng. Muammolar hal qilindi Muammo, shu jumladan elektron mikroskop. elektron diffraktsiyaga asoslangan qurilma. Elektronlar 40 kV kuchlanishgacha tezlashtirilganda bu qancha sodir bo'ladi?

Devisson va Germer 54 eV energiyaga ega elektronlarning Bragg aksini kuzatish burchagini hisoblang. Broyl elektron to'lqin uzunligining dispersiyasi. Yuqoridagi nisbatda quyidagi qiymatlar almashtirildi: 54 eV = 54 ⋅. Geyzenberg dastlab matritsalar mexanikasiga asos solgan, keyinchalik Sheudern egiluvchan mexanikani yaratgan. Ikkala nazariya ham jismoniy jihatdan teng ekanligi isbotlangan.

Zarrachalarning to'lqin xossalari tibbiyotda diffraktsiya uchun ishlatiladi strukturaviy tahlil, bu Vulf-Braggs formulasiga asoslanadi: biz allaqachon muhokama qilganmiz. Difraksion-struktura tahlili moddaning atomlari va molekulalarining tartibli yoki tartibsiz joylashishini aniqlash va kristall panjara parametrlarini aniqlash uchun ishlatiladi.

De Broyl optikada kuzatilgan to'lqin-zarralar ikkiligi materiya uchun haqiqiy bo'lishi kerakligini taklif qildi. Keyinchalik bu gipoteza eksperimental tarzda tekshirildi. Ushbu to'lqinlarning jismoniy ma'nosidan de Broyl aniq bir narsani ko'rsata olmadi. Yuqoridagi turdagi to'lqinlar fazali to'lqinlar deb ataladi, bu erda materiya yoki Broyl to'lqinlari.

To'lqin fazasining relativistik invariant bo'lishi shartini qo'ysak, bu yagona aniqlanadi. Ular fotonlar uchun mos keladigan munosabatlarga to'g'ri keladi, agar barcha zarralar uchun munosabatlarda doimiy Plank doimiyligini hisobga olsak. Bu zarur emas, lekin keyingi eksperimental natijalar bilan tasdiqlangan. Munosabatdan biz Broyl to'lqinining to'lqin uzunligini hisoblash uchun ifodani olamiz. Broyl to'lqinlarining faza tezligi teng: relativistik nazariyada, faza tezligi esa teng.

Va, albatta, biz elektronlarning to'lqin xususiyatlariga asoslangan elektron mikroskopning ishlash tamoyilini tushunishdan manfaatdormiz.