Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Обратная связь

Презентация на тему Волны физика

Содержание

2. Тема 3. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВАМИКРОЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА 3.1. Гипотеза
3. 3.1. Гипотеза де Бройля х Недостатки теории Бора
4. х В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул
5. хЛуи де Бройль (1892 – 1987), французский
6. х «В оптике, – писал де Бройль, –
7. х Если фотон обладает энергией E = hv
8. х Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с
9. х Таким образом, волновой вектор монохроматической волны, связанной
10. х Поскольку кинетическая энергия сравнительно медленно движущейся частицы
11. х При взаимодействии частицы с
12. х Гипотеза де Бройля
13. х3.2. Дифракция частиц Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц
14. х Дифракция частиц может быть понята лишь на
15. Квантовая механика устранила
16. х Первым опытом по дифракции частиц, блестяще подтвердившим
17. "Некоторые исследователи - Дэвисон и Джермер и
18. для наблюдения за их душевным состоянием. Но
19. Эти опыты показали, что в определенных
20. х Кристаллы обладают высокой степенью упорядо-ченности. Атомы в
21. х Если ускорять электроны электрическим полем с
22. х При напряжениях U порядка
23. Ni монокристалл пики дифракции поток электронов
24. Дифракция волн на кристаллической
25. Ni монокристалл пики дифракции поток электронов В
26. Эти максимумы отражённых пучков электронов соответствовали условию
27. х При более высоких ускоряющих электрических напряжениях (десятках
28. х Вскоре после этого удалось наблюдать и явления
29. х Для лёгких атомов
30. х Сформированный с помощью диафрагм молекулярный или атомный
31. х Позже наблюдалась дифракция протонов, а также дифракция
32. Позднее была обнаружена дифракция протонов, нейтронов, и атомов водорода.
33. Картина дифракции электронов на слюде
34. Картина дифракции нейтронов на кварце
35. Это означает, что волновые свойства присущи всем частицам микромира.
36. В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо
37. х Дифракция частиц, сыгравшая в своё время столь
38. х3.3. Корпускулярно- волновойдуализм микрочастиц вещества Итак, микрочастицы
39. Микрочастицы не способны непосредственно воздействовать на
40. х В доквантовой физике понять, значить составить себе
41. х Рассмотренные нами волны де Бройля не являются
42. х(7) Это чрезвычайно малая длина волны. Дебройлевская длина
43. х Другое дело, если речь идет об элементарных
44. х Из приведенного примера видно, что электрон может
45. Отвлечемся на время и поставим мысленный
46. х В начале закроем вторую щель и произведем
47. Рис. 1. Распределение интенсивности электронов согласно классической физике
48. Рис. 2. Распределение интенсивности электронов согласно квантовой теории
49. а – интерференционная картина от двух щелей
50. Результаты моделирования эксперимента с двумя щелями. Распределения
51. х Картина почернения, получающаяся в последнем случае, изображена
52. Характер картины свидетельствует о том, что
53. Концепция близкодействия: Свойство Поле
54. обмена частицами п о л е й ! Частицы вещества взаимодействуют посредством
55. Частицы вещества взаимодействуют путем обмена частицами п о л е й !
56. Поля: волны-частицы Вещества: частицы-волны! ДУАЛИЗМ СВОЙСТВ
57. тем больше они волны. Вещества: чем больше (h/mv) волна Дебройля
58. Поля: чем меньше длина волны, тем больше они - частицы!
59. Скачать презентацию
60. Похожие презентации

Тема 3. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВАМИКРОЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА 3.1. Гипотеза де Бройля 3.2. Дифракция электронов 3.3 Корпускулярно-волновой дуализммикрочастиц вещества х

Краткий курс лекций по физике Кузнецов Сергей Иванович

3.1. Гипотеза де Бройля х Недостатки теории Бора указывали на необходимость пересмотра основ

х В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу, что дуализм не

хЛуи де Бройль (1892 – 1987), французский физик, удостоенный Нобелевской премии 1929

х «В оптике, – писал де Бройль, – в течение столетия слишком пренебрегали

х Если фотон обладает энергией E = hv и импульсом p = h/λ,

х Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с массой m и импульсом p

х Таким образом, волновой вектор монохроматической волны, связанной со свободно движущейся микрочастицей, пропорционален

х Поскольку кинетическая энергия сравнительно медленно движущейся частицы K = mυ2/2, то длину

х При взаимодействии частицы с некоторым объектом - с кристаллом,

х Гипотеза де Бройля была революционной, даже для того

х3.2. Дифракция частиц Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов и т.п.)

х Дифракция частиц может быть понята лишь на основе квантовой теории. Дифракция –

Квантовая механика устранила абсолютную грань между волной и

х Первым опытом по дифракции частиц, блестяще подтвердившим исходную идею квантовой механики –

для наблюдения за их душевным состоянием. Но они добились у с п

Эти опыты показали, что в определенных условиях свободные электроны проявляют

х Кристаллы обладают высокой степенью упорядо-ченности. Атомы в них располагаются в трёхмерно-периодической кристаллической

х Если ускорять электроны электрическим полем с напряжением U, то они приобретут

х При напряжениях U порядка 100 В, получаются так называемые

Ni монокристалл пики дифракции поток электронов

Дифракция волн на кристаллической решётке происходит в результате рассеяния

Ni монокристалл пики дифракции поток электронов В опыте Дэвиссона и Джермера при

Эти максимумы отражённых пучков электронов соответствовали условию Вульфа – Брэггов : и

х При более высоких ускоряющих электрических напряжениях (десятках кВ) электроны приобретают достаточную кинетическую

х Вскоре после этого удалось наблюдать и явления дифракции атомов и даже молекул!

х Для лёгких атомов и молекул (Н, H2, Не),

х Сформированный с помощью диафрагм молекулярный или атомный пучок, направляют на кристалл и

х Позже наблюдалась дифракция протонов, а также дифракция нейтронов , получившая широкое распростра-нение

Позднее была обнаружена дифракция протонов, нейтронов, и атомов водорода.

Это означает, что волновые свойства присущи всем частицам микромира.

В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо от него П.С. Тартаковский получили

х Дифракция частиц, сыгравшая в своё время столь большую роль в установлении двойственной

х3.3. Корпускулярно- волновойдуализм микрочастиц вещества Итак, микрочастицы обладают необычайными свойствами. Микрочастицы –

Микрочастицы не способны непосредственно воздействовать на наши органы чувств – ни

х В доквантовой физике понять, значить составить себе наглядный образ объекта или процесса.

х Рассмотренные нами волны де Бройля не являются электромагнитными, это волны особой природы. Вычислим

х(7) Это чрезвычайно малая длина волны. Дебройлевская длина волны обычного тела слишком мала,

х Другое дело, если речь идет об элементарных частицах типа электронов. Т.к. масса

х Из приведенного примера видно, что электрон может соответствовать длине волны порядка

Отвлечемся на время и поставим мысленный эксперимент. Направим на преграду с

х В начале закроем вторую щель и произведем экспонирование в течение времени r.

Рис. 1. Распределение интенсивности электронов согласно классической физике

Рис. 2. Распределение интенсивности электронов согласно квантовой теории

а – интерференционная картина от двух щелей в случае электронов, каждое из

Результаты моделирования эксперимента с двумя щелями. Распределения отвечают экспозициям с малым числом

х Картина почернения, получающаяся в последнем случае, изображена на рисунке 3.5, в. Эта

Характер картины свидетельствует о том, что на движение каждого электрона оказывает

Концепция близкодействия: Свойство Поле Частицы Масса Заряд Спин

обмена частицами п о л е й ! Частицы вещества взаимодействуют посредством

Частицы вещества взаимодействуют путем обмена частицами п о л е й !

Поля: волны-частицы Вещества: частицы-волны! ДУАЛИЗМ СВОЙСТВ

тем больше они волны. Вещества: чем больше (h/mv) волна Дебройля

Поля: чем меньше длина волны, тем больше они - частицы!

Слайды презентации

Слайд 2 Тема 3. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА
МИКРОЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА
3.1. Гипотеза де

Тема 3. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВАМИКРОЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА 3.1. Гипотеза де Бройля 3.2. Дифракция

Бройля
3.2. Дифракция электронов
3.3 Корпускулярно-волновой дуализм
микрочастиц вещества
х

Слайд 3 3.1. Гипотеза де Бройля
х
Недостатки теории Бора указывали

3.1. Гипотеза де Бройля х Недостатки теории Бора указывали на необходимость пересмотра

на необходимость пересмотра основ квантовой теории и представлений о

природе микрочастиц (электронов, протонов и т.п.). Возник вопрос о том, насколько исчерпывающим является представление электрона в виде малой механической частицы, характеризующейся определенными координатами и определенной скоростью.
Мы уже знаем, что в оптических явлениях наблюдается своеобразный дуализм.
Наряду с явлениями дифракции, интерференции (волновыми явлениями) наблюдаются и явления, характеризующие корпускулярную природу света (фотоэффект, эффект Комптона).

Слайд 4 х
В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул смелую

х В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу, что дуализм

гипотезу, что дуализм не является особенностью только оптических явлений,

а имеет универсальный характер:
частицы вещества также обладают волновыми свойствами.

Слайд 5 х
Луи де Бройль (1892 – 1987), французский физик,

хЛуи де Бройль (1892 – 1987), французский физик, удостоенный Нобелевской премии

удостоенный Нобелевской премии 1929 г. по физике за открытие

волновой природы электрона. В 1923, распространив идею А.Эйнштейна о двойственной природе

света на вещество, предположил, что поток материальных частиц должен обладать и волновыми свойствами, связанными с их массой и энергией (волны де Бройля). Экспериментальное подтверждение этой идеи было получено в 1927 в опытах по дифракции электронов в кристаллах, а позже она получила практическое применение при разработке магнитных линз для электронного микроскопа. Концепцию де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме использовал Э.Шредингер при создании волновой механики.

Слайд 6 х
«В оптике, – писал де Бройль, – в

х «В оптике, – писал де Бройль, – в течение столетия слишком

течение столетия слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению

с волновым; не делалась ли в теории вещества обратная ошибка?»

Допуская, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами имеют также и волновые, де Бройль перенес на случай частиц вещества те же правила перехода от одной картины к другой, какие справедливы в случае света.

Слайд 7 х
Если фотон обладает энергией E = hv и

х Если фотон обладает энергией E = hv и импульсом p =

импульсом p = h/λ, то и частица (например, электрон),

движущаяся с некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.

p = h/λ

Слайд 8 х
Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с массой

х Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с массой m и импульсом

m и импульсом p = mυ можно представить как

плоскую монохроматическую волну Ψ0
- волна де Бройля с длиной волны

где k – волновое число,
волновой вектор: - направлен в сторону распространения волны, или вдоль движения частицы.

Слайд 9 х
Таким образом, волновой вектор монохроматической волны, связанной со

х Таким образом, волновой вектор монохроматической волны, связанной со свободно движущейся микрочастицей,

свободно движущейся микрочастицей, пропорционален её импульсу или обратно пропорционален

длине волны:

Слайд 10 х
Поскольку кинетическая энергия сравнительно медленно движущейся частицы
K

х Поскольку кинетическая энергия сравнительно медленно движущейся частицы K = mυ2/2, то

= mυ2/2, то длину волны можно выразить и через

энергию:

(4)

Слайд 11 х
При взаимодействии частицы с некоторым

объектом - с кристаллом, молекулой и т.п. – её

энергия меняется:
к ней добавляется потенциальная энергия этого взаимодействия, что приводит к изменению движения частицы.
Соответственно, меняется характер распространения связанной с частицей волны, причём это происходит согласно принципам, общим для всех волновых явлений.
Поэтому, основные геометрические закономер-ности дифракции частиц, ничем не отличаются от закономерностей дифракции любых волн.

Общим условием дифракции волн любой природы является соизмеримость длины падающей волны λ с расстоянием d между рассеивающими центрами: λ ≤ d

Слайд 12 х
Гипотеза де Бройля была

х Гипотеза де Бройля была революционной, даже для того революционного

революционной, даже для того революционного в науке времени.

Однако, она вскоре была подтверждена многими экспериментами.

Слайд 13 х
3.2. Дифракция частиц
Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов,

х3.2. Дифракция частиц Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов и

нейтронов, атомов и т.п.) кристаллами или молекулами жидкостей и

газов, при котором из начального пучка частиц данного типа возникают дополнительно отклонённые пучки этих частиц.

Направление и интенсивность таких отклонённых пучков зависят от строения рассеивающего объекта.

Слайд 14 х
Дифракция частиц может быть понята лишь на основе

квантовой теории.

Дифракция – явление волновое, оно наблюдается при

распространении волн различной природы: дифракция света, звуковых волн, волн на поверхности жидкости и т.д.

Дифракция при рассеянии частиц, с точки зрения классической физики, невозможна.

Слайд 15 Квантовая механика устранила абсолютную

грань между волной и частицей.

Основным положением квантовой механики, описывающей поведение микрообъектов, является корпускулярно-волновой дуализм, т.е. двойственная природа микрочастиц.
Так, поведение электронов в одних явлениях, например при наблюдении их движения в камере Вильсона или при измерении электрического заряда в фотоэффекте, может быть описано на основе представлений о частицах. В других же, особенно в явлениях дифракции, – только на основе представления о волнах.
Идея «волн материи», высказанная французским физиком Л. де Бройлем, получила блестящее подтверждение в опытах по дифракции частиц.

Слайд 16 х
Первым опытом по дифракции частиц, блестяще подтвердившим исходную

идею квантовой механики – корпускулярно-волновой дуализм, явился опыт американских

физиков К. Дэвиссона и Л. Джермера проведенный в 1927 по дифракции электронов на монокристаллах никеля:

Опыты по дифракции частиц
и их квантовомеханическая интерпретация.

Слайд 17 "Некоторые исследователи - Дэвисон и Джермер и молодой

Томпсон - приступили к выполнению опытов, за которые ещё

несколько лет назад их бы поместили в психиатрическую лечебницу

Слайд 18 для наблюдения за их душевным состоянием.
Но они

для наблюдения за их душевным состоянием. Но они добились у с

добились у с п е х а !"

Слайд 19 Эти опыты показали, что в определенных условиях свободные

Эти опыты показали, что в определенных условиях свободные электроны проявляют свойства

электроны проявляют свойства волн - д и ф р

а к ц и ю.

Слайд 20 х
Кристаллы обладают высокой степенью упорядо-ченности.
Атомы в них

х Кристаллы обладают высокой степенью упорядо-ченности. Атомы в них располагаются в трёхмерно-периодической

располагаются в трёхмерно-периодической кристаллической решётке, т.е. образуют пространственную дифракционную

решётку для соответствующих длин волн.

Дифракции электронов на монокристаллах никеля

Слайд 21 х
Если ускорять электроны электрическим полем с напряжением

х Если ускорять электроны электрическим полем с напряжением U, то они

U, то они приобретут кинетическую энергию K = eU,

(е – заряд электрона), что после подстановки в равенство

числовых значений даёт

(5)

Дифракции электронов на монокристаллах никеля

Здесь U выражено в В, а λ – в Å (1 Å = 10–10 м).

Слайд 22 х
При напряжениях U порядка 100

В, получаются так называемые «медленные» электроны с λ порядка

1 Å. Эта величина близка к межатомным расстояниям d в кристаллах, которые составляют несколько Å и менее, и
соотношение λ ≤ d, необходимое для возникновения дифракции, выполняется.

Дифракции электронов на монокристаллах никеля

Слайд 23 Ni монокристалл
пики дифракции

поток электронов

Слайд 24 Дифракция волн на кристаллической решётке

происходит в результате рассеяния на системах параллельных кристаллографических плоскостей,

на которых в строгом порядке расположены рассеивающие центры. Условием наблюдения дифракционного максимума при отражении от кристалла является условие Вульфа – Брэггов - :

(6)

Слайд 25 Ni монокристалл
пики дифракции

поток электронов
В опыте

Ni монокристалл пики дифракции поток электронов В опыте Дэвиссона и Джермера

Дэвиссона и Джермера при «отражении» электронов от поверхности кристалла

никеля при определённых углах отражения возникали максимумы.

Слайд 26 Эти максимумы отражённых пучков электронов соответствовали условию Вульфа

Эти максимумы отражённых пучков электронов соответствовали условию Вульфа – Брэггов :

– Брэггов :
и их появление не могло

быть объяснено никаким другим путём, кроме как на основе представлений о волнах и их дифракции;
таким образом, волновые свойства частиц – электронов – были доказаны экспериментом.

Слайд 27 х
При более высоких ускоряющих электрических напряжениях (десятках кВ)

х При более высоких ускоряющих электрических напряжениях (десятках кВ) электроны приобретают достаточную

электроны приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобы проникать сквозь тонкие

плёнки вещества (толщиной порядка 10–5 см, т. е. тысячи Å).
Тогда возникает так называемая дифракция быстрых электронов на прохождение, которую на поликристаллических плёнках алюминия и золота впервые исследовали английский учёный Дж. Дж. Томсон и советский физик П. С. Тартаковский.

Слайд 28 х
Вскоре после этого удалось наблюдать и явления дифракции

х Вскоре после этого удалось наблюдать и явления дифракции атомов и даже

атомов и даже молекул!
Атомам с массой М, находящимся

в газообразном состоянии в сосуде при абсолютной температуре Т, соответствует длина волны:

(7)

где k –постоянная Больцмана,
K = 2/3kT - средняя кинетическая энергия атома

Слайд 29 х
Для лёгких атомов и

х Для лёгких атомов и молекул (Н, H2, Не), и

молекул (Н, H2, Не), и температур в сотни градусов

Кельвина, длина волны также составляет около 1Å. Дифрагирующие атомы или молекулы практически не проникают в глубь кристалла, поэтому можно считать, что их дифракция происходит при рассеянии от поверхности кристалла, т. е. как на плоской дифракционной решётке.

Слайд 30 х
Сформированный с помощью диафрагм молекулярный или атомный пучок,

х Сформированный с помощью диафрагм молекулярный или атомный пучок, направляют на кристалл

направляют на кристалл и тем или иным способом фиксируют

«отражённые» дифракционные пучки.

Таким путём немецкие учёные О. Штерн и И. Эстерман, а также др. исследователи на рубеже 30-х гг. наблюдали дифракцию атомных и молекулярных пучков

Слайд 31 х
Позже наблюдалась дифракция протонов, а также дифракция нейтронов

х Позже наблюдалась дифракция протонов, а также дифракция нейтронов , получившая широкое

, получившая широкое распростра-нение как один из методов исследования

структуры вещества.

Так было доказано экспериментально, что волновые свойства присущи всем без исключения микрочастицам.

Слайд 32 Позднее была обнаружена дифракция протонов, нейтронов, и атомов

водорода.

Слайд 33 Картина дифракции электронов на слюде

Слайд 34 Картина дифракции нейтронов на кварце

Слайд 35 Это означает, что волновые свойства присущи всем частицам

микромира.

Слайд 36 В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо от

В 1927 г. Дж.П. Томпсон и независимо от него П.С. Тартаковский

него П.С. Тартаковский получили дифракционную картину при прохождении электронного

пучка через металлическую фольгу.

В 1949 г. советские ученые Л.М. Биберман, Н.Г. Сушкин, В.А. Фабрикант поставили такой же опыт, но интенсивность электронного пучка была настолько слабой, что электроны проходили через прибор практически поодиночке. Однако картина после длительной экспозиции была точно такой же. Т.е. было доказано, что волновыми свойствами обладает каждый отдельный электрон.

Слайд 37 х
Дифракция частиц, сыгравшая в своё время столь большую

х Дифракция частиц, сыгравшая в своё время столь большую роль в установлении

роль в установлении двойственной природы материи – корпускулярно-волнового дуализма

(и тем самым послужившая экспериментальным обоснованием квантовой механики), давно уже стала одним из главных рабочих методов для изучения строения вещества.
На дифракции частиц основаны два важных современных метода анализа атомной структуры вещества – электронография и нейтронография.

Слайд 38 х
3.3. Корпускулярно- волновой
дуализм микрочастиц вещества
Итак, микрочастицы обладают

необычайными свойствами. Микрочастицы – это элементарные частицы (электроны, протоны,

нейтроны и т.д.), а также сложные частицы, образованные из небольшого числа элементарных (пока неделимаых) частиц (атомы, молекулы, ядра атомов). Называя эти микрочастицы частицами, мы подчеркиваем только одну сторону, правильнее было бы назвать «частица – волна».

Слайд 39 Микрочастицы не способны непосредственно воздействовать на наши

Микрочастицы не способны непосредственно воздействовать на наши органы чувств –

органы чувств – ни видеть, ни осязать их нельзя.

Ничего подобного в осязаемом нами мире не существует. «Раз поведение атомов так не похоже на наш обыденный опыт, то к нему очень трудно привыкнуть, потому что весь непосредственный опыт человека, вся его интуиция – все прилагается к крупным телам».
Мы знаем, что будет с большим предметом; но именно так микрочастицы не поступают! Поэтому, изучая их приходится прибегать к различного рода абстракциям, напрягать воображение и не пытаться связать их с нашим непосредственным опытом.

Слайд 40 х
В доквантовой физике понять, значить составить себе наглядный

х В доквантовой физике понять, значить составить себе наглядный образ объекта или

образ объекта или процесса. В квантовой физике так рассуждать

нельзя.
Всякая наглядная модель будет действовать по классическим законам и поэтому непригодна для представления квантовых процессов. Например, вращение электрона по орбите вокруг атома – такое представление. Это дань классической физике и не соответствует истинному положению вещей, не соответствует квантовым законам.

Слайд 41 х
Рассмотренные нами волны де Бройля не являются электромагнитными,

х Рассмотренные нами волны де Бройля не являются электромагнитными, это волны особой

это волны особой природы.

Вычислим дебройлевскую длину волны мячика массой

0,20 кг, движущегося со скоростью 15 м/с.

Это чрезвычайно малая длина волны.
Даже при крайне низких скоростях, скажем 10–4м/с, дебройлевская длина волны составляла бы примерно 10–29м.

(7)

Слайд 42 х
(7)
Это чрезвычайно малая длина волны. Дебройлевская длина волны

х(7) Это чрезвычайно малая длина волны. Дебройлевская длина волны обычного тела слишком

обычного тела слишком мала, чтобы ее можно было обнаружить

и измерить.
Дело в том, что типичные волновые свойства – интерференция и дифракция – проявляются только тогда, когда размеры предметов или щелей сравнимы по своей величине с длиной волны.
Но нам не известны предметы и щели, на которых могли бы дифрагировать волны с длиной волны10–30м., поэтому волновые свойства обычных тел обнаружить не удается.

Слайд 43 х
Другое дело, если речь идет об элементарных частицах

х Другое дело, если речь идет об элементарных частицах типа электронов. Т.к.

типа электронов.
Т.к. масса входит в знаменатель формулы
очень

малой массе соответствует большая длина волны.
Определим дебройлевскую длину волны электрона, ускоренного разностью потенциалов 100 В.

м/с

откуда

Слайд 44 х
Из приведенного примера видно, что электрон может соответствовать

длине волны порядка 10–10м.
Хотя это очень

короткие волны, их можно обнаружить экспериментально: межатомные расстояния в кристалле того же порядка величины (10–10м.) и регулярно расположенные атомы кристалла можно использовать в качестве дифракционной решетки, как в случае рентгеновского излучения.

Слайд 45 Отвлечемся на время и поставим мысленный эксперимент.

Отвлечемся на время и поставим мысленный эксперимент. Направим на преграду

Направим на преграду с двумя узкими щелями параллельный пучок

моноэнергетических (т.е. обладающих одинаковой кинетической энергией) электронов за преградой поставим фотопластинку Фп.

а б в

Рисунок 5

Итак, если гипотеза де Бройля справедлива, то как указал Эйнштейн, для электронов должно наблюдаться явление дифракции.

Слайд 46 х
В начале закроем вторую щель и произведем экспонирование

х В начале закроем вторую щель и произведем экспонирование в течение времени

в течение времени r. Почернение на обработанной Фп будет

характеризоваться кривой 1 на рисунке 5, б. Затем закроем первую щель и произведем экспонирование второй фотопластины. Характер почернения передается в этом случае кривой 2 на рисунке 5, б. Наконец откроем обе щели и подвергнем экспонированию в течение времени r третью пластину.

Слайд 47
Рис. 1. Распределение интенсивности электронов согласно классической физике

Слайд 48
Рис. 2. Распределение интенсивности электронов согласно квантовой теории

Слайд 49 а – интерференционная картина от двух щелей в

а – интерференционная картина от двух щелей в случае электронов, каждое

случае электронов, каждое из зерен негатива образовано отдельным электроном;

б – для сравнения приведена интерференционная картина от двух щелей в случае света, на этом фото каждое из зерен негатива образовано отдельным фотоном.

Слайд 50 Результаты моделирования эксперимента с двумя щелями. Распределения отвечают

Результаты моделирования эксперимента с двумя щелями. Распределения отвечают экспозициям с малым

экспозициям с малым числом электронов:
а – 27 электронов;

б – 70 электронов;
в – 735 электронов

Слайд 51 х
Картина почернения, получающаяся в последнем случае, изображена на

х Картина почернения, получающаяся в последнем случае, изображена на рисунке 3.5, в.

рисунке 3.5, в.
Эта картина отнюдь не эквивалентна положению

первых двух.
Каким образом открывание второй щели может повлиять на те электроны, которые, казалось бы, прошли через другую щель? Полученная картина оказывается аналогичной картине, получающейся при интерференции двух когерентных световых волн.

Слайд 52 Характер картины свидетельствует о том, что на

Характер картины свидетельствует о том, что на движение каждого электрона

движение каждого электрона оказывает влияние оба отверстия.
Такой вывод

несовместим с представлением о траекториях. Если бы электрон в каждый момент в определенной точке пространства и двигался по траектории, он проходил бы через определенное отверстие – первое или второе.
Явление же дифракции доказывает, что в прохождении каждого электрона участвуют оба отверстия – и первое, и второе.
Таким образом, дифракция электронов и других микрочастиц доказывает справедливость гипотезы де Бройля и подтверждает корпускулярно- волновой дуализм микрочастиц вещества.