ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
12
()
kxti
Ae
−−
=Ψ
ω
. (4)
Òàê êàê âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíîé âåëè÷èíîé, òî ôè-
çè÷åñêîãî ñìûñëà îíà èìåòü íå ìîæåò. Íèæå ìû ïîêàæåì, ÷òî ïîçíàâà-
òåëüíîå çíà÷åíèå èìååò íå ñàìà âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ äå-Áðîéëÿ, à êâàäðàò
åå ìîäóëÿ.
Ïðèìåíèòåëüíî ê îïèñàíèþ äóàëèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ
÷àñòèö ýòè ôîðìóëû (2), (3) íàçûâàþò ôîðìóëàìè äå-Áðîéëÿ.
 ýòèõ ôîðìóëàõ ñâÿçûâàþòñÿ êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå õàðàêòå-
ðèñòèêè ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Äåéñòâèòåëüíî, â ëåâûõ ÷àñòÿõ
ôîðìóë ñòîÿò ÷èñòî ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, ñïðàâà æå - õàðàêòå-
ðèñòèêà âîëíîâîãî ïðîöåññà - ÷àñòîòà. Çäåñü ïðîñëåæèâàåòñÿ äèàëåêòè-
÷åñêîå åäèíñòâî êîðïóñêóëÿðíî - âîëíîâûõ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñ-
òèö. Âîñïîëüçóåìñÿ ýòèìè óðàâíåíèÿìè è ïðåîáðàçóåì âûðàæåíèå äëÿ âîëíû
äå-Áðîéëÿ (4):
h
E
=
ω
è
h
p
k
=
.
Òîãäà âîëíîâóþ ôóíêöèþ ìîæíî çàïèñàòü òàê:
()
h
pxEti
Ae
−
−
=Ψ
.
Âûðàæåíèå, ñòîÿùåå â ñêîáêàõ â ýêñïîíåíòå -
)
(
px
Et
−
, íàçûâàåò-
ñÿ ôàçîé âîëíû äå-Áðîéëÿ.
Îïðåäåëèì, ñ êàêîé ñêîðîñòüþ ïåðåìåùàåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêîå ìåñòî
òî÷åê (ÃÌÒ), èìåþùèõ îäíó è òó æå ôàçó. Ïîñêîëüêó ó ýòèõ ÃÌÒ ôàçà
îäíà è òà æå, ìîæåì íàïèñàòü ðàâåíñòâî:
constkxt =−
ω
Ñîñòàâèì ïðîèçâîäíóþ ïî t:
0)/( =− dtdxk
ω
Îáîçíà÷èì:
ô
Udtdx =/
ãäå:
ô
U
- ôàçîâàÿ ñêîðîñòü âîëíû äå-Áðîéëÿ (ñêî-
ðîñòü ïåðåìåùåíèÿ ïîñòîÿííîé ôàçû). Îòêóäà:
ô
U
k
=
/
ω
.
Ïîêàæåì, ÷òî ôàçîâàÿ ñêîðîñòü ìîæåò áûòü áîëüøå ñêîðîñòè ñâåòà.
Ñëåäîâàòåëüíî, ôàçîâàÿ ñêîðîñòü - ýòî ÷èñòî ìàòåìàòè÷åñêîå ïîíÿòèå.
Ïîñêîëüêó ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû ìîãóò äâèãàòüñÿ ñî ñêîðîñòÿìè, áëèç-
êèìè ê ñêîðîñòè ñâåòà, òî íåîáõîäèìî âîñïîëüçîâàòüñÿ ôîðìóëàìè ÑÒÎ.
Ïðîâåäåì ýëåìåíòàðíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ ôîðìóëû äëÿ U
ô
: Âîñïîëüçóåìñÿ
ôîðìóëàìè (3):
Ψ = Ae − i (ωt −kx ) . (4)
Òàê êàê âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíîé âåëè÷èíîé, òî ôè-
çè÷åñêîãî ñìûñëà îíà èìåòü íå ìîæåò. Íèæå ìû ïîêàæåì, ÷òî ïîçíàâà-
òåëüíîå çíà÷åíèå èìååò íå ñàìà âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ äå-Áðîéëÿ, à êâàäðàò
åå ìîäóëÿ.
Ïðèìåíèòåëüíî ê îïèñàíèþ äóàëèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ
÷àñòèö ýòè ôîðìóëû (2), (3) íàçûâàþò ôîðìóëàìè äå-Áðîéëÿ.
 ýòèõ ôîðìóëàõ ñâÿçûâàþòñÿ êîðïóñêóëÿðíûå è âîëíîâûå õàðàêòå-
ðèñòèêè ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Äåéñòâèòåëüíî, â ëåâûõ ÷àñòÿõ
ôîðìóë ñòîÿò ÷èñòî ìåõàíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè, ñïðàâà æå - õàðàêòå-
ðèñòèêà âîëíîâîãî ïðîöåññà - ÷àñòîòà. Çäåñü ïðîñëåæèâàåòñÿ äèàëåêòè-
÷åñêîå åäèíñòâî êîðïóñêóëÿðíî - âîëíîâûõ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñ-
òèö. Âîñïîëüçóåìñÿ ýòèìè óðàâíåíèÿìè è ïðåîáðàçóåì âûðàæåíèå äëÿ âîëíû
äå-Áðîéëÿ (4):
E p
ω= è k= .
h h
Òîãäà âîëíîâóþ ôóíêöèþ ìîæíî çàïèñàòü òàê:
i (Et − px )
−
Ψ = Ae h .
Âûðàæåíèå, ñòîÿùåå â ñêîáêàõ â ýêñïîíåíòå - ( Et − px) , íàçûâàåò-
ñÿ ôàçîé âîëíû äå-Áðîéëÿ.
Îïðåäåëèì, ñ êàêîé ñêîðîñòüþ ïåðåìåùàåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêîå ìåñòî
òî÷åê (ÃÌÒ), èìåþùèõ îäíó è òó æå ôàçó. Ïîñêîëüêó ó ýòèõ ÃÌÒ ôàçà
îäíà è òà æå, ìîæåì íàïèñàòü ðàâåíñòâî:
ωt − kx = const
Ñîñòàâèì ïðîèçâîäíóþ ïî t:
ω − k (dx / dt ) = 0
Îáîçíà÷èì: dx / dt = U ô ãäå: U ô - ôàçîâàÿ ñêîðîñòü âîëíû äå-Áðîéëÿ (ñêî-
ðîñòü ïåðåìåùåíèÿ ïîñòîÿííîé ôàçû). Îòêóäà: ω / k = U ô .
Ïîêàæåì, ÷òî ôàçîâàÿ ñêîðîñòü ìîæåò áûòü áîëüøå ñêîðîñòè ñâåòà.
Ñëåäîâàòåëüíî, ôàçîâàÿ ñêîðîñòü - ýòî ÷èñòî ìàòåìàòè÷åñêîå ïîíÿòèå.
Ïîñêîëüêó ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû ìîãóò äâèãàòüñÿ ñî ñêîðîñòÿìè, áëèç-
êèìè ê ñêîðîñòè ñâåòà, òî íåîáõîäèìî âîñïîëüçîâàòüñÿ ôîðìóëàìè ÑÒÎ.
Ïðîâåäåì ýëåìåíòàðíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ ôîðìóëû äëÿ Uô: Âîñïîëüçóåìñÿ
ôîðìóëàìè (3):
12
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- …
- следующая ›
- последняя »
