- •Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества. Газы, жидкости и твердые тела. Статистический и термодинамический методы исследования.
- •Термодинамические параметры. Состояние термодинамического равновесия. Уравнения состояния термодинамической системы.
- •21. Тепловое излучение. Энергетическая светимость. Спектральная плотность энергетической светимости. Спектральная поглощательная способность. Понятие ачт.
- •22. Законы тепл. Излучения. Закон Кирхгофа для тепл.Излучения. Распределение энергии в спектре излучения ачт. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.
- •23. Формулы Рэлея-Джинса и Вина для излучения ачт. Гипотеза Планка
- •24. Фотоэффект. З-ны внешнего фотоэффекта. Фотоны. Ур-ие Эйнштейна для вн. Фотоэффекта.
- •25. Корпускулярно-волновой дуализм. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона.
- •26. Линейчатый спектр атома водорода. Формула Бальмера
- •27. Модели атома. Модель Томсона. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома.
- •29. Спонтанное и вынужденное излучение. Оптические квантовые генераторы.
- •30. Рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка. Тормозное излучение и его спектр. Характеристическое излучение и его спектр.
- •31. Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера.
- •32. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •33. Волновая функция и её свойства. Движение свободной частицы.
- •34. Уравнение Шредингера. Квантовые состояния.
- •35. Микрочастица в одномерной потенциальной яме.
- •36. Атом водорода в квантовой механике.
- •37. Модели атомного ядра. Состав ядра. Ядерные силы.
- •38. Дефект массы. Энергия связи нуклонов ядра.
- •39. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Закономерность α,β,γ распада. Искусственная радиоактивность.
- •40. Ядерные реакции. Ядерные реакции деления и синтеза.
- •41. Физические основы ядерной энергетики. Ядерный реактор.
- •42. Проблемы управляемого термоядерного синтеза.
- •43.Прохождение заряженных частиц и гамма излучения через вещ-во. Элементы дозиметрии.
- •44. Виды взаимодействий в природе. Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.
31. Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера.
Французский ученый Луи де Бройль (1892—1987), осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Де Бройль утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.
Итак, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия Е и импульс p, а с другой — волновые характеристики — частота и длина волны . Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов: , , (1)
Смелость гипотезы де Бройля заключалась именно в том, что соотношение (1) постулировалось не только для фотонов, но и для других микрочастиц, в частности для таких, которые обладают массой покоя. Таким образом, любой частице, обладающей импульсом, сопоставляют волновой процесс с длиной волны, определяемой по формуле де Бройля: ,(2)
Это соотношение справедливо для любой частицы с импульсом р.
Вскоре гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально. В 1927 г. американские физики К. Дэвиссон и Л. Джермер обнаружили, что пучок электронов, рассеивающийся от естественной дифракционной решетки — кристалла никеля, — дает отчетливую дифракционную картину. Американские экспериментаторы в качестве источника свободных электронов использовали раскаленную нить, помещенную в вакуумную камеру. Полученный направленный пучок быстрых электронов они рассеивали на кристалле. В итоге им удалось обнаружить интерференционные пики интенсивности рассеянных электронов, первый из которых приходился на угол рассеяния около 65°.
То есть, фактически, они воспроизвели эксперимент по рассеянию рентгеновских лучей (приведший к открытию их дифракции на кристаллах и выводу закона Брэгга), используя вместо рентгеновского луча сфокусированный поток электронов. По сути, каждый атом кристалла, согласно принципу Гюйгенса, является источником вторичных волн, и они взаимно усиливаются в результате интерференции между ними при рассеянии под определенными углами, когда фазы интерферирующих вторичных волн совпадают. И Дэвиссону с Джермером удалось найти такой угол максимума числа рассеянных электронов. Рассчитав по этому углу и импульсу электронов длину волны, ученые выяснили, что она в точности совпадает с длиной волны, предсказываемой соотношением де Бройля. Так была доказана гипотеза о наличии у элементарных частиц волновых свойств.
Дифракционные максимумы соответствовали формуле Вульфа — Брэггов ( ), а брэгговская длина волны оказалась в точности равной длине волны, вычисленной по формуле (2). В дальнейшем формула де Бройля была подтверждена опытами П. С. Тартаковского и Г. Томсона, наблюдавших дифракционную картину при прохождении пучка быстрых электронов (энергия 50 кэВ) через металлическую фольгу (толщиной 1 мкм).