Волна де бройля это
Автор Ѐегина задал вопрос в разделе Образование
Что такое волна де Бройля? Какие эксперименты подтверждают гипотезу де Бройля? и получил лучший ответ
Ответ от Лили Эванс[активный]
Волны де Бройля, волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие их квантовую природу.
Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля. После исследования М. Планком законов теплового излучения тел (1900) в науку вошло представление о «световых порциях» — квантах электромагнитного поля. Эти кванты — фотоны — во многом похожи на частицы (корпускулы) : они обладают определённой энергией и импульсом, взаимодействуют с веществом как целое. В то же время давно известны волновые свойства электромагнитного излучения — они проявляются, например, в явлениях дифракции и интерференции света. Таким образом, можно говорить о двойственной природе фотона, о корпускулярно-волновом дуализме.
В 1924 Л. де Бройль выступил с поразительной по смелости гипотезой о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем без исключения видам материи — электронам, протонам, атомам и т. д. , причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. А именно, если частица имеет энергию Eи импульс p, то с ней связана волна, частота которой v = E/h и длина волны l = h/p, где h » 6·10-27эрг·сек — постоянная Планка. Эти волны и получили название В. де Б.
Для частиц не очень высокой энергии l = h/mv, где m и v — масса и скорость частицы. Таким образом, длина В. де Б. тем меньше, чем больше масса частицы и её скорость. Например, частице массой в 1 г, движущейся со скоростью 1 м/сек, будет соответствовать В. де Б. с l » 10-18 Å, что лежит за пределами доступной наблюдению области. Поэтому ясно, что волновые свойства несущественны в механике макроскопических тел. Для электронов же с энергиями от 1 эв до 10 000 эв (1 эв = 1,6·10-19 дж) длины В. де Б. лежат в пределах от 10 Å до 0,1 Å, т. е. в интервале длин волн рентгеновых лучей. Поэтому волновые свойства электронов должны проявиться, например, при их рассеянии на тех же кристаллах, на которых наблюдается дифракция рентгеновых лучей.
Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 в опытах К. Дэвиссона и Л. Джермера. Пучок электронов ускорялся в электрическом поле с разностью потенциалов 100—150 в (энергия таких электронов 100—150 эв, что соответствует l » 1 Å) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракционной решётки. Было установлено, что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина которых определяется соотношением де Бройля. Волновые свойства электронов, нейтронов и других частиц, а также атомов и молекул теперь не только надёжно доказаны прямыми опытами, но и широко используются в установках с высокой разрешающей способностью, так что можно говорить об инженерном использовании В. де Б. (см. Дифракция частиц) .
Общепринятая интерпретация В. де Б. была дана М. Борном (1926), выдвинувшим идею о том, что волновым законам подчиняется величина, описывающая состояние частицы, т. е. её волновая функция y, квадрат которой определяет вероятность обнаружить частицу в различных точках и в различные моменты времени. Волновая функция свободной частицы с точно заданным импульсом и является В. де Б. В этом случае y2 = const, т. е. вероятность обнаружить частицу во всех точках одинакова.
Источник: БСЭ
4/Физика/4-й семестр/marsm2003.pdf
В 1923г. в докладах Парижской Академии наук были опубликованны три статьи французского физика Луи де Бройля: "Волны и кванты", "Кванты света, дифракция и интерфереция", " Кванты, кинетическая теория газов и принцеп ферма", в которых выдвигалась совершенно новая идея, переносящая уализм в теории света на сами частицы материи.
Волны де Бройля - волны, связанные с любой движущейся материальной частицей. Любая движущаяся частица (например, электрон) ведет себя не только как локализованный в пространстве перемещающийся объект - корпускула, но и как волна, причем длина этой волны дается формулой лямбда=h/p, где h=6.6*10(десять в минус 34 степени) ДЖ/СЕК - постоянная планка, а p- импульс частицы. Эта волна и получила название волны де Бройля, в честь французкого физика - теоретика Луи де Бройля, впервые высказавшего гипотезу о таких волнах.
25 ноября 1924 года де Бройль защитил диссертацию "Иследования по теории квантов". Это время некоторые авторы считают началом возникновения идей волновой механики. Де Бройль впоследствии возражал, указывая, что он открыл волновую механику еще в 1923 году, " поскольку в своей диссертации лишь развил идеи, содержащиеся в моих статьях, написанных в сентябре - октябре 1923года". За открытие влновой природы электронов де Бройль был удостоен в 1929 году Нобелевской приемии.
Если частица имеет массу m и скорость V меньше меньше c(с - скорость света) , то импульс частицы p=mv и дебролевская длина волны связаны соотношением лямбда=h/mv.
Волновые свойства макроскопических объектов не проявляются из-за малых длин волн. Так для тела массой 200г, движущегося со скоростью 3м/сек, длина волны приблизительн равна 10 в минус 31 степени см, что лежит далеко за пределами наблюдательных возможностей. однако для микрочастиц длины волн лежат в доступной наблюдению области. например, для электрона, ускоренного разностью потенциалов 100 вольт, длина волны приблизительно равна 10 в минус 8 степени см, что соответствует размеру атома.
Существование волн де Бройля доказанно многочисленными экспериментами, в которых частицы ведут себя как волны. Так при рассеянии пучка электронов с энергией 100эВ на упорядоченной системе атомов кристалла, играющего роль дифракционой решетки, наблюдается отчетливая дифракционная картина. Существование волн де Бройля лежит в основе работы электронного микроскопа, разрешающпя способность которого намного порядков выше, чем у любого оптического микроскопа, что позволяет наблюдать молекулы и атомы, а также в основе методов исследования таких сверхмалых объектов, как атомные ядра и элементарные частицы, бомбардировкой их частицами высокой энергией. Метод дифракции частиц в настоящее время широко используется при изучении строения и свойств вещества.