ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
11
Вопрос 9. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?
Уникальность нанообъектов во многом определяется тем, что при размерах 100 нм и
менее становятся существенными их волновые свойства, которые следуют из квантовых
представлений о поведении частиц. Классическая физика рассматривает частицы и волны
как различные компоненты «физической реальности», воспринимаемой нашими
органами чувств. Механика частиц и волновая оптика традиционно считаются
самостоятельными и не перекрывающимися разделами физики, основанными на своих
фундаментальных законах. Но воспринимаемая нами в повседневности физическая
реальность обусловлена явлениями, которые происходят в макромире. Так, прохождение
электромагнитных волн через препятствия объясняется интерференцией и дифракцией,
хорошо изученными волновыми явлениями. Электроны мы считаем частицами,
поскольку они обладают зарядом и массой, их поведение в электронно-лучевой трубке,
кинескопе телевизора и других электронно-вакуумных приборах достаточно хорошо
описывается законами классической механики. Между тем, физическая реальность в
микромире электронов и ядер, атомов и молекул входит в противоречие с нашим
повседневным опытом восприятия и объяснения физических процессов и явлений. Один
и тот же объект, напрмер электрон, может быть частицей и волной, что и раскрывает
понятие корпускулярно-волнового дуализма.
Так как принципиального различия между микро- и макрообъектами не существует,
то возникает вопрос: в каких случаях проявляются волновые свойства, а в каких –
корпускулярные. Проведем аналогию с оптикой. Волновая природа света максимально
проявляется при длинах волн, соизмеримых с характерными размерами препятствий, т.е.
λ ~ L (например, интерференция и дифракция). Если же λ << L, то волновые свойства
становятся несущественными и можно пользоваться геометрической оптикой
(прямолинейное распространение лучей). Если перенести указанные рассуждения на
волны материи, то волновые свойства частиц будут проявляться в том случае, когда
размеры области, в которой они двигаются, меньше или порядка λ
Бр
. Если же размеры
этой области намного больше λ
Бр
, то волновые свойства проявляются слабо и их можно
не учитывать. Первая ситуация (L ≤ λ
Бр
) имеет место для электронов в металле и атоме.
Вторая ситуация – для электрона в электронно-лучевой трубке, для иона меди в металле
и для пылинки.
Вопрос 10. Что такое волновая функция?
В соответствии с гипотезой де Бройля, с движущейся вдоль оси
x
свободной
частицей связана волна, которая описывается так называемой волновой функцией
( )
( , ) exp
i
t x A Et px
Ψ = −
h
Введенная здесь функция
exp( )
iu
широко используется в различных разделах
физики и является обычной показательной функцией
iu
e
с основанием натурального
логарифма
2.718...
e
≅
. Волновая функция является комплексной величиной.
Принципиальное отличие волны де Бройля от электромагнитной волны заключено в ее
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
