3. Корпускулярно – волновой дуализм
Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярные свойства.
Как классический пример, свет можно трактовать как поток фотонов, которые во многих физических эффектах проявляют свойства электромагнитных волн. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны. Например, даже одиночные фотоны, проходящие через двойную щель, создают на экране интерференционную картину.
Тем не менее, эксперимент показывает, что фотон не есть короткий импульс электромагнитного излучения, например, он не может быть разделён на несколько пучков оптическими делителями лучей, что наглядно показал эксперимент. Фотон ведет себя и как частица, которая излучается или поглощается целиком объектами, размеры которых много меньше его длины волны (например, атомными ядрами), или вообще могут считаться точечными (например, электрон).
В настоящий момент концепция корпускулярно-волнового дуализма представляет лишь исторический интерес, так как служила только интерпретацией, способом описать поведение квантовых объектов, подбирая ему аналогии из классической физики.
3.1 Волны де Бройля
В 1924
году французский
физик Луи
де Бройль высказал
гипотезу о том, что установленный
ранее 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 
и
импульс, абсолютное значение которого
равно 
,
то с ней связана волна, частота которой 
и
длина волны 
,
где 
— постоянная
Планка. Эти
волны и получили название волн
де Бройля.
Физический смысл:
Для
частиц не очень высокой энергии,
движущихся со скоростью света, импульс
равен 
(где 
—
масса частицы), и 
.
Следовательно, длина волны де Бройля
тем меньше, чем больше масса частицы и
её скорость. Например, частице с массой
в 1 кг, движущейся со скоростью 1 м/с,
соответствует волна де Бройля с 
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.
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 
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.
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.
Заключение
Происхождение многих свойств элементарных частиц и природа присущих им взаимодействий в значительной мере остаются неясными. Возможно, понадобится ещё не одна перестройка всех представлений и гораздо более глубокое понимание взаимосвязи свойств микрочастиц и геометрических свойств пространства-времени, прежде чем теория элементарных частиц будет построена.
Список используемой литературы
1. Алексеев В.П. Становление человечества. М.,1984. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М.,1961 Борн М. Эйнштейновская теория относительности.М.,1964.
2. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала 19 века до середины 20 века. М.,1979.
3. Кемпфер Ф. Путь в современную физику. М.,1972.
4. http://ru.wikipedia.org
5. http://physics.spbstu.ru/