Волны де Бройля


Волны де Бройля
 Просмотр этого шаблона  Квантовая механика
\Delta x\cdot\Delta p_x \geqslant \frac{\hbar}{2}
Принцип неопределённости
Введение
Математические основы
См. также: Портал:Физика

Во́лны де Бро́йля — волны, связанные с любыми микрочастицами и отражающие их волновую природу.

Содержание

История

В 1924 году[1] французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что установленный ранее[1] для фотонов корпускулярно-волновой дуализм присущ всем частицам — электронам, протонам, атомам и так далее, причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и для фотонов. Таким образом, если частица имеет энергию E и импульс, абсолютное значение которого равно p, то с ней связана волна, частота которой \nu = E/h и длина волны \lambda = h/p, где h — постоянная Планка.[1] Эти волны и получили название волн де Бройля.[1]

Экспериментальная проверка

Гипотеза де Бройля объясняет ряд экспериментов, необъяснимых в рамках классической физики[2]:

Физический смысл

Для частиц не очень высокой энергии, движущихся со скоростью ~v\ll c (скорости света), импульс равен ~p=mv (где ~m — масса частицы), и ~\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}. Следовательно, длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы и её скорость. Например, частице с массой в 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует волна де Бройля с \lambda\approx 6{,}62\cdot 10^{-31} м, что лежит за пределами доступной наблюдению области. Поэтому волновые свойства несущественны в механике макроскопических тел. Для электронов же с энергиями от 1 эВ до 10 000 эВ длина волны де Бройля лежит в пределах от ~ 1 нм до 10−2 нм, то есть в интервале длин волн рентгеновского излучения. Поэтому волновые свойства электронов должны проявляться, например, при их рассеянии на тех же кристаллах, на которых наблюдается дифракция рентгеновских лучей.[1]

Первое подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году в опытах американских физиков К. Дэвиссона и Л. Джермера. Пучок электронов ускорялся в электрическом поле с разностью потенциалов 100—150 В (энергия таких электронов 100—150 эВ, что соответствует \lambda\approx 0{,}1 нм) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракционной решётки. Было установлено, что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина которых определяется соотношением де Бройля.[1]

Подтвержденная на опыте идея де Бройля о двойственной природе микрочастиц — корпускулярно-волновом дуализме — принципиально изменила представления об облике микромира. Поскольку всем микрообъектам (за ними сохраняется термин «частица») присущи и корпускулярные, и волновые свойства, то, очевидно, любую из этих «частиц» нельзя считать ни частицей, ни волной в классическом понимании. Возникла потребность в такой теории, в которой волновые и корпускулярные свойства материи выступали бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу такой теории — волновой, или квантовой механики — и легла концепция де Бройля. Это отражается даже в названии «волновая функция» для величины, описывающей в этой теории состояние системы. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность состояния системы, и поэтому о волнах де Бройля часто говорят[3] как о волнах вероятности (точнее, амплитуд вероятности). Для свободной частицы с точно заданным импульсом p (и энергией \mathcal{E}), движущейся вдоль оси x, волновая функция имеет вид[1]:

\psi(x,\;t) \thicksim e^{(i / \hbar)(p x - \mathcal{E} t)},

где ~t — время, ~\hbar=h/2\pi.

В этом случае ~|\psi|^2=\mathrm{const}, то есть вероятность обнаружить частицу в любой точке одинакова.

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 4 5 6 7 Волны де Бройля — статья из Физической энциклопедии
  2. Мартинсон Л.К., Смирнов Е.В. Раздел 2.2. Экспериментальные подтверждения гипотезы де Бройля // Квантовая физика. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. — Т. 5. — 496 с. — 3000 экз. — ISBN 5-7038-2797-3
  3. см. Копенгагенская интерпретация



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Волны де Бройля" в других словарях:

  • ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ — волны, связанные с любой микрочастицей и отражающие их квант. природу. В 1924 франц. физик Л. де Бройль (L. de Broglie) высказал гипотезу о том, что установленный ранее для фотонов корпускулярно волновой дуализм (заключающийся в том, что фотоны… …   Физическая энциклопедия

  • ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ — проявление универсальной корпускулярно волнового дуализма материи: любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна, называемая волной де Бройля, с длиной ? ? h/p и частотой v = E/h, где h постоянная Планка. волны де Бройля… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Волны де Бройля — волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие квантовую природу микрочастиц. Впервые квантовые свойства были открыты у электромагнитного поля. В 1924 г. Л. де Бройль (1892 1987) высказал гипотезу о том, что корпускулярно волновой… …   Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов

  • ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ — ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ, проявление корпускулярно волнового дуализма материи: любой частице с энергией E и импульсом p соответствует волна, называемая волной де Бройля, с длиной l=h/p и частотой n=E/h, где h постоянная Планка. Гипотеза о существовании… …   Современная энциклопедия

  • Волны Де Бройля — ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ, проявление корпускулярно волнового дуализма материи: любой “частице” с энергией E и импульсом p соответствует волна, называемая волной де Бройля, с длиной l=h/p и частотой n=E/h, где h постоянная Планка. Гипотеза о существовании… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • волны де Бройля — проявление универсального корпускулярно волнового дуализма материи: любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна, называемая волной де Бройля, с длиной λ = h/р и частотой ν = E/h, где h  постоянная Планка. Волны де Бройля… …   Энциклопедический словарь

  • Волны де Бройля —         волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие их квантовую природу.          Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля. После исследования М. Планком законов теплового излучения (См. Тепловое… …   Большая советская энциклопедия

  • ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ — [по имени франц. физика Л. де Бройля(L. de Broglie; 1892 1987)] понятие, используемое в физике для хар ки волновых св в движущихся частиц. Свободной частице с энергией Е и импульсом р соответствует плоская гармонич. В. де Б. (см. Волны) с длиной… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ — проявление универс. корпускулярно волнового дуализма материи: любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна, паз. В. де Б., с длиной Л = h/p и частотой v = E/h, где h постоянная Планка. В. де Б. интерпретируются как волны… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Длина волны де Бройля — Квантовая механика Принцип неопределённости Введение ... Математическая формулировка ... Основа …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Волны де Бройля» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.