Співвідношення де Бройля

Численні дослідження субатомного світу показали, що частинки, подібні електронам або фотонам (згусткам світла), не схожі на об’єкти, з якими ми маємо справу в повсякденному житті. Вони виявляють властивості як хвилі, так і частинки, залежно від умов експерименту або спостережуваного явища. Отже, ласкаво просимо в дивне царство квантової механіки.

У 1924 р французький фізик Луї де Бройль припустив, що частинки речовини можна розглядати також і як хвилі і що вони повинні мати властивості, зазвичай властивими розповсюджується коливанням, включаючи довжину хвилі (відстань між двома послідовними гребенями). По суті будь-яке тіло характеризується довжиною хвилі. У 1927 р американські фізики Клінтон Девіссон і Лестер Джермер продемонстрували хвильову природу електронів, виявивши, що при їх розсіянні на кристалах спостерігаються явища інтерференції і дифракції, як якби електрони були хвилями, подібними світловим.

Знамените співвідношення де Бройля показує, що довжина хвилі частинки речовини обернено пропорційна її імпульсу (який для частинок малих швидкостей дорівнює добутку маси на швидкість): к = h / p. Тут до – довжина хвилі, р – імпульс, ah – постійна Планка. Джоан Бейкер, астрофізик і автор науково-популярних книг, пише, що відповідно до цього рівнянням “великі об’єкти на кшталт кульок в підшипниках або йоржиків для прочищення труб мають настільки маленьку довжину хвилі, що її не можна спостерігати, і тому ми не можемо виявити, що вони поводяться як хвилі. Тенісний м’яч, що летить через корт, має довжину хвилі 10 ~ 34 м, що значно менше розміру протона (Ю-15 м) “. Довжина хвилі мурашки більше довжини хвилі людини.

З часу експерименту Девіссона-Джермера з електронами гіпотеза де Бройля була підтверджена в дослідах з іншими частками – нейтронами, протонами, а в 1999 р навіть для молекул цілком – наприклад, для фулеренів, молекулярних сполук атомів вуглецю, що мають форму футбольного м’яча.

Де Бройль розвинув свою ідею в докторській дисертації (відповідає нашій кандидатської. – Прим. Пер.), Але запропонована ним концепція виявилася настільки радикальною, що члени журі спочатку не були впевнені, що вони можуть затвердити дисертацію. Пізніше (в 1929 г.) де Бройль отримав за цю роботу Нобелівську премію.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5.00 out of 5)

Співвідношення де Бройля