Волновые свойства частиц
2d sin = n
Максимумы и минимумы интенсивности на определенных углах при = const –
результат дифракции электронов.
21
Волновые свойства частиц
2d sin = n
Максимумы и минимумы интенсивности для определенных при = const –
результат дифракции электронов.
Эксперимент Дэвиссона и Джермера – |
|
первое экспериментальное доказательство |
|
волновых свойств частиц. |
22 |
Корпускулярно-волновой дуализм
Двойственная природа материи:
объединение корпускулярной (mv и E) и волновой концепций ( и f)
в уравнениях
|
h |
|
h |
, |
f |
E |
. |
p |
mv |
|
|||||
|
|
|
|
h |
|||
Принцип дополнительности: волновая и корпускулярная модели материи
взаимно дополняют друг друга как в случае вещества, так и в случае излучения.
23
Электронный микроскоп
Электронный микроскоп (ЭМ) – экспериментальный прибор, работа которого основана на волновых свойствах электронов.
Громадная разрешающая способность – ускорение электронов до очень высоких скоростей, приобретение ими очень высоких энергий и обладание ими очень короткими длинами волн.
Невозможность наблюдения деталей изображения с размером существенно меньшим, чем длина волны используемого излучения.
электроны 0,01 видимый свет
Превышение примерно в 100 раз разрешающей способности ЭМ по сравнению с таковой у оптического микроскопа.
24
Электронный микроскоп
Схема просвечивающего электронного микроскопа
Электронная пушка
Катод
Анод
Электромагнитная
Электромагнитная конденсорная линза
Экран
Окуляр
Вакуум
Сердечник
Катушка Пучок электронов
Камера загрузки
Дверца камеры загрузки образца
Проекционная линза
Фотокамера
25
Электронный микроскоп
Электронно-микроскопическое изображение клеща Lepidoglyphus destructor
размером 0,75 мм. |
26 |
|
Квантовая частица
Квантовая частица – новая модель вещества, учитывающая его двойственную природу.
Необходимость использования либо корпускулярного, либо волнового подхода
для понимания того или иного явления с участием квантовой частицы.
Идеальная частица |
Идеальная волна - единственная |
частота, неограниченная |
|
- нулевой размер и локализация |
протяженность и отсутствие |
в пространстве. |
локализации в пространстве. |
27
Квантовая частица
Демонстрация возможности конструирования произвольного объекта, обладающего
свойствами частицы, путем суперпозиции бесконечно длинных волн.
Волна 1:
Волна 2:
Суперпозиция
Совпадение максимумов обеих волн
при x = 0.
Одинаковость амплитуд, однако различие частот.
Биения - результат суперпозиции волн 1 и 2.
Ведение путем суперпозиции двух волн некоторой локализации в пространстве.
28
Квантовая частица
Наложение большого количества волн с различными частотами и максимумами, совпадающими при x = 0.
Конструктивное сложение всех волн при x = 0 и деструктивное сложение при x 0
(равенство вероятностей положительного и отрицательного значений волновой функции при x 0).
Волновой пакет – небольшая локализованная область конструктивной интерференции.
29
Квантовая частица
Идентификация волнового пакета в качестве частицы.
Соответствие положения волнового пакета месту расположения частицы.
Локализованная природа волнового пакета - свойство, характерное для частицы.
Обладание волновым пакетом и другими свойствами, характерными для частицы, среди них: масса, электрический заряд, спин и т.д.
30