Гіпотеза де Бройля "Хвилі матерії" - Концепції сучасного природознавства Бібліотека російських підручників

Накопичення суперечливих фактів про властивості світла (в одних випадках - типовий хвильовий процес, в інших - типова частинка-фотон), з одного боку, і постулати. Бора, що пояснюють стійкість атома - з іншого боку, вимагали однозначних пояснення.

їх запропонував. Луї де. Бройль в 1923 році. Де. Бройль по-справжньому вірив в єдність природи і не міг навіть припустити, що світло - щось особливе, ні на що інше в природі не схоже. Він висунув гіпотезу, що не тільки світло, а й все тіла в природі повинні володіти як корпускулярним, так і хвильовими властивостями одночасно. Але зрозуміти, що таке "хвиля матерії", звичайній людині важко; хвиля і ча. Стинка здаються нам зовсім несумісними поняттями. При слові "частка" ми можемо уявити собі піщинку, камінь або навіть земну кулю; коли ми говоримо про хвилю, то уявляємо бурхливе море або струну, що звучить. І об'єднати ці уявлення в одному образі невозможнимжліво.

Фотон - частка світла - має імпульс , де - довжина хвилі світла, якому відповідав би цей фотон. Де. Бройль припустив, що це співвідношення є універсальним, тобто руху частинок, що мають імпульс , Відповідає довжина хвилі . Ці хвилі отримали назву "хвилі де. Бройля", або "хвилі матерії" Оскільки імпульс частинки дорівнює добутку її маси на швидкість руху ( ), То довжина хвилі де. Бройля .

Дуже довго фізики не могли зрозуміти сенс гіпотези де. Бройля. Сам автор представляв хвилю - пілота, на своєму горбу несе електрон; пройшло багато часу, поки звикли до думки, що хвиля де. Бройля і є сам е електрон.

Історія гіпотези, яку висунув де. Бройль, більш повчальна. Будучи за фахом істориком, він захопився фізикою під впливом старшого брата, визнаного вченого в області рентгенівських променів. У 1963 Луї де. Бройль згадував: "Мій брат вважав рентгенівські промені певною комбінацією хвилі і частинки, але, не будучи теоретиком, він не мав особливо чітких уявлень про цей предмет. Він наполегливо звертав увагу на важливість і безсумнівну реальність дуальних аспектів хвилі і частинки. Ці довгі бесіди допомогли мені глибоко осмислити необхідність обов'язкового зв'язку хвильової і корпускулярної точкам і зреніяочкі зору ".

Свої ідеї де. Бройль виклав в дисертації, яка називалася "Дослідження з теорії квантів" Керівником роботи був. Поль. Ланжевен, фізик класичної школи. Він поставився до ідей свого учня доброзичливо, але оч же стримано. Дисертація потрапила на рецензування до. А. Ейнштейна і справила на нього велике враження. Він написав. М. Борну: "Прочитай її !. Хоч і здається, що її написав божевільний, написана вона солідно" Творець хвильової механіки. Е. Шредінгер згодом подякував. Ейнштейну за те, що той "дав йому клацання в ніс, вказавши на важливість ідеї де. Бройля. Бройля".

прямий доказ існування хвильових властивостей електронів отримані через три роки завдяки експериментам американських фізиків. К. Девіссона і. Л. Джермера. Вивчаючи відображення електронів від поверхні до кристалів, вони виявили, що електрони добре відображаються тільки в тому випадку, якщо бомбардують кристал під певним кутом до ?? його поверхні. Подібний ефект спостерігається і при взаємодії рентгенівських променів з кристалом - це було добре відомо. Підставивши в відомі формули, що описують дифракцию хвиль на кристалі, довжину хвилі де. Бройля замість довжини хвилі рентгенівських променів, отримали пов ний збіг теорії і експеріментменту.

Як і багато інших відкриттів, дифракцію електронів було виявлено абсолютно "випадково", хоча випадок говорить тільки підготовленому розуму. Незабаром син знаменитого. Дж Дж. Томсон а, який відкрив електро він, -. Джозеф. Томсон спостерігав дифракцію нема на монокристалі, як. Девіссон і. Джермер, а на полікристалічних металевій фользі. Він отримав прекрасні фотографії дифракції електронів, повністю нагадувало і дифракцію рентгенівських променів. Це було природно, оскільки електрони, прискорені потенціалом всього лише 100 вольт, мають довжину хвилі де. Бройля прімерноізно м - тобто її можна порівняти з довжиною хвилі рентгенівських променів і розмірами атома

Пізніше явище дифракції частинок знайшло широке застосування для вивчення структури твердого тіла і його поверхні. Створені і широко використовуються для цих цілей електронні мікроскопи і. Електронограф фі.