24. Что такое волновые свойства частиц? Сформулируйте гипотезу де Бройля.

Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия и импульс , а с другой стороны — волновые характеристики — частота и длина волны. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

25. Какой вид имеет волновая функция для свободной частицы с заданным значением импульса?

Волновая функция, описывающая движение свободной частицы с заданным значением импульса p имеет вид волны де Бройля

ψ(r,t) = 6.24*Aexp[i(pr - Et)/h].

26. В чем состоял опыт Девиссона и Джермера? Как он объясняется?

Проводилось исследование отражения электронов от монокристалла никеля. Установка включала в себя монокристалл никеля, сошлифованный под углом и установленный на держателе. На плоскость шлифа направлялся перпендикулярно пучок монохроматических электронов. Скорость электронов определялась напряжением на электронной пушке: v=sqrt(2eU/m_e)

Под углом θ к падающему пучку электронов устанавливался цилиндр Фарадея, соединённый с чувствительным гальванометром. По показаниям гальванометра определялась интенсивность отражённого от кристалла электронного пучка. Вся установка находилась в вакууме.

В опытах измерялась интенсивность рассеянного кристаллом электронного пучка в зависимости от угла рассеяния от азимутального угла , от скорости электронов в пучке.

Опыты показали, что имеется ярко выраженная селективность (выборочность) рассеяния электронов. При различных значениях углов и скоростей, в отражённых лучах наблюдаются максимумы и минимумы интенсивности. Условие максимума: Δ=2dsinθ=nλ

Здесь d — межплоскостное расстояние.

Таким образом наблюдалась дифракция электронов на кристаллической решётке монокристала. Опыт явился блестящим подтверждением существования у микрочастиц волновых свойств.

27. В чем состоял опыт Томпсона–Тартаковского? Как он объясняется?

28. Что такое электронография и нейтронография?

Газовая электронография — метод изучения строения молекул. При электронографическом исследовании коллимированный поток электронов направляется вдоль сравнительно длинной вакуумированной трубы, в которую сбоку впрыскивается исследуемое вещество (газообразное или превращающееся в газ в момент впрыскивания).Каждая молекула вещества выступает как набор дифракционных решеток с периодами, равными всевозможным расстояниям между атомами молекулы. Дифрагируя, электроны отклоняются от первоначального направления, после чего центральная часть рассеянного веществом потока регистрируется в торце трубы фотопластинкой (после проявки на ней появляются концентрические окружности) или другим детектором, а электроны, отклонившиеся достаточно сильно, поглощаются стенками трубы и не регистрируются. Численный анализ дифракционной картины позволяет вычислить расстояния между атомами молекулы, а знание структуры молекулы позволяет соотнести вычисленные расстояния с теми или иными парами атомов.

Нейтроногра́фия (от нейтрон и «граф» — пишу) — дифракционный метод изучения атомной и/или магнитной структуры кристаллов, аморфных материалов и жидкостей с помощью рассеяния нейтронов. Для получения дифракционных спектров используются тепловые нейтроны, получаемые в ядерных реакторах. Так как характерные межатомные расстояния в твердых и жидких телах составляют порядка 1 Å, дифракция возможна, если используемые нейтроны имеют энергию порядка 0,06 эВ, что соответствует длине волны излучения порядка 1 Å.

Исследуемый объект облучается пучком нейтронов, который рассеивается на атомах вещества. Для регистрации рассеяния используются нейтронные спектрометры, при помощи которых измеряется интенсивность рассеяния нейтронов в зависимости от угла дифракции, аналогично рентгеновской дифрактометрии. По полученным дифракционным спектрам восстанавливается атомная структура исследуемого объекта.