Волны и частицыДальнейшие работы в области квантовой физики - гипотеза ГейзенбергаДуализм частиц и его практические доказательства Значение открытия принципа неопределенности в физике и философии Как работает электронный микроскоп Квантовая волновая механика Шрёдингера Корпускулярные свойства волн Модель атома Бора Принцип неопределенности Гейзенберга Протонный микроскоп Развитие принципа неопределенности Эйнштейном, виртуальные частицы Соотношение матричной и волновой механики, попытка их объединения фон Нейманом Электронный микроскоп Начиная с 20-х годов XIX века дуализм как мировоззрение завоевал главенствующее положение среди физиков. Планк теоретически обосновал, что излучение — это одновременно и волны, и поток частиц. Эйнштейн доказал, что масса и энергия — это две стороны одной монеты, а время и пространство неразделимы. Физики стали искать дуализм в новых областях. В 1923 году французский физик Л. де Бройль теоретически доказал, что если любое излучение обладает свойствами частиц, то и частицы материи (например, электроны) должны проявлять волновые свойства. Длины волн, ассоциированных с такими частицами, как предсказал ученый, должны быть обратно пропорциональны произведению массы на скорость (импульсу частицы). По расчетам де Бройля получалось, что длины волн, свойственных электронам, лежат в рентгеновском диапазоне. Уже в 1927 году эта довольно неожиданная для многих гипотеза получила экспериментальное подтверждение. Американские инженеры К. Дэвиссон и Л. Гермер, сотрудники телефонной лаборатории Белла, бомбардировали электронными пучками мишень из металлического никеля. Совершенно случайно им понадобилось подогреть никелевую пластину, причем в течение долгого времени. В результате никель приобрел крупнокристаллическую структуру, которая оказалась идеальной с точки зрения дифракции, поскольку расстояния между атомами в кристаллической решетке оказались сопоставимы с очень короткими электронными волнами. Было установлено, что проходящие через эти кристаллы электроны вели себя не как частицы, а как волны. На фотопленке, помещенной за мишенью, была зафиксирована интерференционная диаграмма из перемежающихся размытых и ясных полос, словно не от электронов, а от рентгеновских лучей. Интерференционная картина очень напоминала одну из тех диаграмм, которые за столетие до того были получены Юнгом и послужили доказательством волновой природы света. Теперь же с их помощью была подтверждена и волновая природа электрона. В результате математической обработки интерференционных полос была вычислена длина волны электрона, оказавшаяся равной 1,65А — точно такой, как и предсказывал де Бройль. В том же году британский физик Дж. Томсон, совершенно независимо и другими методами, также доказал наличие волновых свойств у электрона. Де Бройль награжден Нобелевской премией по физике за 1929 год, а Дэвиссон и Томсон получили ту же премию в 1937 году.
|
|
|