23101

Хвильові властивості частинок. Хвилі де Бройля

Доклад

Физика

Хвилі де Бройля. Тобто інколи відбувається прояв як хвилі інколи як частинки. Тоді можна отримати вираз для хвилі де Бройля . Оберемо напрям вздовж за напрям розповсюдження хвилі де фаза хвилі що пересувається у просторі з фазовою швидкістю що шукається з умови що переміщується так щоб фаза залишалась постійною .

Украинкский

2013-08-03

5.02 MB

6 чел.

39.Хвильові властивості частинок. Хвилі де Бройля.

Після появи теорії атома Бора (1- електрони рухаються по стаціонарним орбітам, випромінювання або поглинання світла згідно з-н збереження , як наслідок квантування моменту кількості руху ; потім для системи з кількома ступенями вільності правило квантування Бора – Зоммерфельда   , де - число ступенів вільності) де Бройль висунув припущення, що співвідношення Ейнштейна , яке визначає дискретний характер рівнів в атомних системах, вказує на зв'язок кожного рівня з відповідною частотою. Де Бройль зробив припущення, що частинки речовини якимось чином є зв’язаними з хвильовими властивостями цих частинок (єдність між речовиною і світлом). Тобто інколи відбувається прояв як хвилі, інколи як частинки.

Розглянемо плоску хвилю  , що ототожнюється із вільною частинкою з енергією  та імпульсом . Вони пов’язані з частотою і хвильовим числом так як і для квантів світла: ,  (це і є основні р-ння де Бройля). Тоді можна отримати вираз для хвилі де Бройля . Тоді умова квантування Бора зводиться до того, що на орбіті електрона в атомі вкладається ціле число хвиль де Бройля (для колової орбіти  радіуса  , тобто).

Оберемо напрям вздовж  за напрям розповсюдження хвилі , де - фаза хвилі, що пересувається у просторі з фазовою швидкістю , що шукається з умови, що  переміщується так, щоб фаза залишалась постійною . Ця швидкість залежить від х-вого числа (а отже і від довжини хвилі), тобто має місце дисперсія хвиль. Цим вони відрізняються від е-м-п хвиль для яких в пустому просторі .

, тоді з р-нь де Бройля , величина фазової швидкості перевищує швидкість світла у вакуумі . Тобто монохроматична хвиля не може переносити часинку (енергію), тому окремим частинкам ставляться у відповідність цуг хвиль. Амплітуди окремих хвиль рівні наступному

. Тоді результуюча функція . Розкладемо частоту  в ряд поблизу , що відповідає :

, де . Обмежимося членами першого порядку малості і підставляючи в інтеграл отримаємо ,де . Щоб визначити швидкість руху пакету в цілому (групову швидкість) знайдемо швидкість переміщення постійного значення амплітуди: . Для вільної нерелятивістської частинки  маємо  (тобто групова швидкість пакету співпадає зі швидкістю руху частинки).

Проведемо експеримент з класичними частинками. При закритій 2-ій щілині отримаємо імовірність , того що частинка через 1-шу щілину попадає в точку . Потім навпаки закриваємо 1-шу і маємо . Якщо відкрити обидві щілини, то отримаємо класичний з-н додавання ймовірностей .

В дослідах з електронами (Девіссона, Джемера і Томсона) робиться аналогічна процедура. Але крива сумарної імовірності (при обох відкритих щілинах) має інтерференційний характер (аналогічний тому як би проходили хвилі). Ймовірності потрапляння електрона на екран повторюють криву інтенсивності хвиль, що інтерферують (тобто не можливо застосувати класичні закони).  Будемо інтерпретувати х-лю де Бройля  - як амплітуду ймовірності, а сама ймовірність . Тоді , де - різниця фаз. Тобто виконується квантовомехнічний з-н додавання ймовірностей, що і спостерігається на експерименті . Відмітимо, що інтерференція спостерігається коли не відомо крізь яку щілину пройшов електрон.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57780. Экстремальные задачи 2.81 MB
  Цель: ознакомить учащихся с понятием экстремальные задачи; составить алгоритм их решения с помощью производной; раскрыть область применения производной, показать, что производная – способ исследования процессов действительности и современного производства.
57781. Застосування похідної до дослідження функції 582.5 KB
  На дошці учень виконую вправу: знайти максимум функції. Перше завдання детектива Кожен учень отримує картку із завдання дослідити функцію. За виконання цього завдання учень отримує різну зарплатню оцінку в залежності від складності завдання...
57782. Похідна та її застосування 76 KB
  Мета проекту: показати широке застосування похідної; довести що похідна засіб дослідження процесів дійсності і сучасного виробництва; розвивати вміння досліджувати систематизувати вивчені факти...
57783. Применение производной к исследованию функции 1.89 MB
  Цели урока: сформировать навыки исследования и построения графиков функции с помощью производной. Учитель записывает на доске а ученики в тетради: Применение производной при исследовании функции.
57784. Похідна та її застосування 89 KB
  Мета: Узагальнення та систематизація знань, вмінь та навичок учнів з теми; формування вмінь працювати самостійно, спілкуватись, допомагати іншим, аналізувати ситуацію; розвиток загально навчальних навичок, творчого...
57785. Застосування похідної в різних галузях науки 1.1 MB
  Мета: Навчальна: дати учням всебічні поглиблені і розширені знання про предмет вивчення його цілісну картину досягти засвоєння учнями систематичних знань про поняття похідної її геометричний та фізичний зміст.
57786. Польща в 20-х роках ХХ століття 76.5 KB
  Мета уроку: охарактеризувати процес відновлення державної незалежності Польщі; розкрити роль Ю. Очікуванні результати: Після уроку учні зможуть: пояснювати обставини за яких відбулося відновлення Польщі...
57787. Пошук інформації в Інтернеті 113 KB
  Мета: розглянути пошукові системи мережі Інтернет правила пошуку інформації в глобальній мережі Інтернет сформувати вміння пошуку необхідної інформації розвивати навички роботи у мережі виховувати інформаційну культуру учнів.
57788. Права ребенка, согласно с международным законодательством 58 KB
  В представленной методической разработке предполагается закрепить знания учащихся о правах детей полученных на уроках правоведения из СМИ; сформировать правовую позицию по проблеме прав ребенка...