Ііі Хвильові властивості частинок
1. Гіпотеза Луі де Бройля. Рівняння де Бройля.
2. Дослід Девіссона та Джермера.
3. Дослід Томсона.
4. Дифракція молекул, атомів, нейтронів.
5. Досліди з дуже слабкими потоками частинок.
6. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Фізичний зміст хвиль де Бройля.
7. Співвідношення невизначеностей. Межі використання законів класичної фізики
1.Гіпотеза Луі де Бройля.
Французький фізик Луі де Бройль у 1924 р. висловив припущення про те що: «Якщо світлові хвилі проявляють корпускулярні властивості, то навпаки, інші частинки, наприклад електрон, повинні проявляти хвильові властивості».
Відомо, що для фотонів можна записати співвідношення:
Для електрона Луі де Бройль використав ці ж самі співвідношення
,
звідки
.
- рівняння де Бройля для довжини хвилі частинки.
Треба
врахувати, що
-
релятивістська
маса частинки.
При
довжина хвилі електрона
,
майже така, як у світлової електромагнітної хвилі червоного кольору.
2. Дослід Девіссона та Джермера.
В
1927 році американські фізики Девіссон
і Джермер виявили, що пучок електронів,
який розсіювався від природної
дифракційної гратки ― монокристалу
нікелю ― дає чітку дифракційну картину.
Схема установки зображена на рисунку.
Електронний пучок, який вилітав із
нагрітої нитки катода,
прискорювався полем з різницею потенціалів
U,
і проходячи через ряд діафрагм у вигляді
досить вузького пучка, падав на монокристал
нікелю. Іонізаційна камера (детектор
електронів), яка з’єднувалась послідовно
з гальванометром,
вимірювала величину струму, пропорційну
числу електронів, відбитих від грані
монокристалу нікеля. Кут падіння
електронів
під
час досліду залишався сталим, але
електрони відбивалися під різними
кутами і з різною інтенсивністю, що
свідчило про існування в них хвильових
властивостей. 
3. Дослід Томсона
В 1927 р. Дж. П. Томсон здійснив досліди з швидкими електронами та отримав майже такі ж результати, як і в експерименті Лауе по дифракції рентгенівських променів. Томсон дослідив розсіювання швидких електронів на дуже тонкій металевій фользі, яка виготовлена з полікристалічного матеріалу з хаотичним розположенням кристалічних осей. Експериментальна установка cхематично показана на малюнку. Пропускаючи паралельний пучок електронів ( з енергією близько 104еВ) через золоту фольгу товщиною близько 10-7 м, Томсон отримав на екрані ряд дифракційних кілець.
Кути
розсіювання
і т.д., між дифрагованим пучком і напрямом
падаючого пучка, відповідали значенням,
отриманим із відомого рівняння для
дифракції світла на щілині: n
λ
= d
sinθ
(n
= 1, 2, 3, …).
4. Дифракція молекул, атомів, нейтронів.
1931р. - Джонсон спостерігав дифракцію пучка молекул водню при розсіянні в кристалі. 1938р. - Естерман, Фріш та Штерн - дифракцію атомів гелію на кристалі Li F.
5. Досліди з дуже слабкими потоками частинок.
1949р. - Фабрикант, Біберман та Сушкін поставили дослід з слабким потоком електронів. Електрони проходили через кристалічну гратку майже поштучно. Але кожний електрон попадав на фотопластинку так, що всі електрони разом утворили інтерференційну картину. Висновок: хвильові властивості має кожна окрема частинка.