Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 17 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

17
Àìåðèêàíñêèå ôèçèêè Äæåðìåð è Äåâèññîí íàáëþäàëè äèôðàêöèþ
ýëåêòðîíîâ íà ìîíîêðèñòàëëàõ. Íà ôëóîðåñöèðóþùåì ýêðàíå âîçíèêàëà
äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà, ïîäîáíàÿ òîé, ÷òî âîçíèêàåò ïðè íàáëþäåíèè äèô-
ðàêöèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé. Ïðè ýòîì âûïîëíÿëîñü óñëîâèå Â. Áðåããà.
 òîì æå ãîäó àìåðèêàíñêèé ôèçèê Òîìñîí è ñîâåòñêèé ôèçèê
Òàðòàêîâñêèé íàáëþäàëè äèôðàêöèþ ïîòîêà ýëåêòðîíîâ íà ïîëèêðè-
ñòàëëàõ.
 1949 ãîäó òðè ñîâåòñêèõ ôèçèêà: Ñóøêèí, Áèáåðìàí, Ôàáðèêàíò
íàáëþäàëè äèôðàêöèþ ýëåêòðîíîâ, íî ïðè ýòîì íà ýêðàí íàïðàâëÿëñÿ íå
ïîòîê ýëåêòðîíîâ, êàê â ïðåäûäóùèõ îïûòàõ, à ïðè ïîìîùè ñïåöèàëüíîãî
óñòðîéñòâà íà ýêðàí ïîïàäàëè îòäåëüíûå ýëåêòðîíû. Êîíå÷íî, êàæäûé ýëåê-
òðîí ôèêñèðîâàëñÿ â íåêîòîðîé òî÷êå ýêðàíà, íî ïîñëå ïðîïóñêàíèÿ áîëü-
øîãî êîëè÷åñòâà îäèíî÷íûõ ýëåêòðîíîâ íà ýêðàíå âîçíèêàëà òà æå êàðòè-
íà, ÷òî è ó èññëåäîâàòåëåé, èñïîëüçîâàâøèõ ìîùíûå ïîòîêè ýëåêòðîíîâ.
Îïûòû òðåõ ñîâåòñêèõ ôèçèêîâ ïîêàçàëè, ÷òî âîëíîâûìè ñâîéñòâà-
ìè îáëàäàåò êàæäàÿ ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà.
 30 - 40 ãîäà áûëè îòêðûòû íîâûå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû, â òîì
÷èñëå íåéòðîíû,
µπ
,
ìåçîíû è ò. ä. Ñ ýòèìè ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöà-
ìè òàê æå ñòàâèëèñü îïûòû ïî äèôðàêöèè, è âñåãäà íàáëþäàëàñü îæèäàå-
ìàÿ âîëíîâàÿ êàðòèíà. Âîëíîâûå ñâîéñòâà ïðîÿâëÿþò è ëåãêèå àòîìû. Èç
ôîðìóëû (2) äå-Áðîéëÿ ñëåäóåò: ÷åì áîëüøå ìàññà ÷àñòèöû ïðè äàííîé
ñêîðîñòè, òåì ìåíüøå äëèíà âîëíû äå-Áðîéëÿ. Ò. å. ó ìàññèâíûõ àòîìîâ
ïðàêòè÷åñêè íå äîëæíû ïðîÿâëÿþòñÿ âîëíîâûå ñâîéñòâà.
Âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåêòðîííîãî ïó÷êà è äðóãèõ ýëåìåíòàðíûõ ÷à-
ñòèö íûíå èñïîëüçóþòñÿ ïðè óñòðîéñòâå ýëåêòðîííûõ è èîííûõ ìèêðîñêî-
ïîâ, â ýëåêòðîíî- è íåéòðîíî-ãðàôèè.
5. Ãèïîòåçà Ìàêñà Áîðíà
 1926 ãîäó íåìåöêèé ôèçèê Ìàêñ Áîðí äàë ñëåäóþùåå òîëêîâàíèå
âîëíîâîé ôóíêöèè äå-Áðîéëÿ: âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà
èìåòü íå ìîæåò, ò. ê. ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíîé âåëè÷èíîé, íî êâàäðàò å¸ ìî-
äóëÿ ÿâëÿåòñÿ âåùåñòâåííîé âåëè÷èíîé è ïîýòîìó Ì. Áîðí ïðèïèñàë èìåííî
ýòîé âåùåñòâåííîé âåëè÷èíå ñìûñë ïëîòíîñòè âåðîÿòíîñòè:
()
2
,
tx
Ψ
îïðåäåëÿåò ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè îáíàðóæåíèÿ ÷àñòèöû â îêðåñ-
òíîñòè íåêîòîðîé òî÷êè â íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè. Îïûòû Ñóøêèíà,
Áèáåðìàíà, Ôàáðèêàíòà åùå ðàç ïîäòâåðäèëè ðàçóìíîñòü ãèïîòåçû Ì.
Áîðíà. Êàæäûé ýëåêòðîí â èõ îïûòå äèôðàãèðîâàë ñàìîñòîÿòåëüíî. Îí
îáÿçàòåëüíî äîëæåí áûë ïîïàñòü íà ýêðàí, íî ìåñòî ïîïàäàíèÿ íà ýêðàí
      Àìåðèêàíñêèå ôèçèêè Äæåðìåð è Äåâèññîí íàáëþäàëè äèôðàêöèþ
ýëåêòðîíîâ íà ìîíîêðèñòàëëàõ. Íà ôëóîðåñöèðóþùåì ýêðàíå âîçíèêàëà
äèôðàêöèîííàÿ êàðòèíà, ïîäîáíàÿ òîé, ÷òî âîçíèêàåò ïðè íàáëþäåíèè äèô-
ðàêöèè ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé. Ïðè ýòîì âûïîëíÿëîñü óñëîâèå Â. Áðåããà.
      Â òîì æå ãîäó àìåðèêàíñêèé ôèçèê Òîìñîí è ñîâåòñêèé ôèçèê
Òàðòàêîâñêèé íàáëþäàëè äèôðàêöèþ ïîòîêà ýëåêòðîíîâ íà ïîëèêðè-
ñòàëëàõ.
      Â 1949 ãîäó òðè ñîâåòñêèõ ôèçèêà: Ñóøêèí, Áèáåðìàí, Ôàáðèêàíò
íàáëþäàëè äèôðàêöèþ ýëåêòðîíîâ, íî ïðè ýòîì íà ýêðàí íàïðàâëÿëñÿ íå
ïîòîê ýëåêòðîíîâ, êàê â ïðåäûäóùèõ îïûòàõ, à ïðè ïîìîùè ñïåöèàëüíîãî
óñòðîéñòâà íà ýêðàí ïîïàäàëè îòäåëüíûå ýëåêòðîíû. Êîíå÷íî, êàæäûé ýëåê-
òðîí ôèêñèðîâàëñÿ â íåêîòîðîé òî÷êå ýêðàíà, íî ïîñëå ïðîïóñêàíèÿ áîëü-
øîãî êîëè÷åñòâà îäèíî÷íûõ ýëåêòðîíîâ íà ýêðàíå âîçíèêàëà òà æå êàðòè-
íà, ÷òî è ó èññëåäîâàòåëåé, èñïîëüçîâàâøèõ ìîùíûå ïîòîêè ýëåêòðîíîâ.
      Îïûòû òðåõ ñîâåòñêèõ ôèçèêîâ ïîêàçàëè, ÷òî âîëíîâûìè ñâîéñòâà-
ìè îáëàäàåò êàæäàÿ ýëåìåíòàðíàÿ ÷àñòèöà.
       30 - 40 ãîäà áûëè îòêðûòû íîâûå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû, â òîì
÷èñëå íåéòðîíû, π −, µ − ìåçîíû è ò. ä. Ñ ýòèìè ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöà-
ìè òàê æå ñòàâèëèñü îïûòû ïî äèôðàêöèè, è âñåãäà íàáëþäàëàñü îæèäàå-
ìàÿ âîëíîâàÿ êàðòèíà. Âîëíîâûå ñâîéñòâà ïðîÿâëÿþò è ëåãêèå àòîìû. Èç
ôîðìóëû (2) äå-Áðîéëÿ ñëåäóåò: ÷åì áîëüøå ìàññà ÷àñòèöû ïðè äàííîé
ñêîðîñòè, òåì ìåíüøå äëèíà âîëíû äå-Áðîéëÿ. Ò. å. ó ìàññèâíûõ àòîìîâ
ïðàêòè÷åñêè íå äîëæíû ïðîÿâëÿþòñÿ âîëíîâûå ñâîéñòâà.
      Âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåêòðîííîãî ïó÷êà è äðóãèõ ýëåìåíòàðíûõ ÷à-
ñòèö íûíå èñïîëüçóþòñÿ ïðè óñòðîéñòâå ýëåêòðîííûõ è èîííûõ ìèêðîñêî-
ïîâ, â ýëåêòðîíî- è íåéòðîíî-ãðàôèè.

                     5. Ãèïîòåçà Ìàêñà Áîðíà

      Â 1926 ãîäó íåìåöêèé ôèçèê Ìàêñ Áîðí äàë ñëåäóþùåå òîëêîâàíèå
âîëíîâîé ôóíêöèè äå-Áðîéëÿ: âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà
èìåòü íå ìîæåò, ò. ê. ÿâëÿåòñÿ êîìïëåêñíîé âåëè÷èíîé, íî êâàäðàò å¸ ìî-
äóëÿ ÿâëÿåòñÿ âåùåñòâåííîé âåëè÷èíîé è ïîýòîìó Ì. Áîðí ïðèïèñàë èìåííî
ýòîé âåùåñòâåííîé âåëè÷èíå ñìûñë ïëîòíîñòè âåðîÿòíîñòè:
Ψ (x,t ) îïðåäåëÿåò ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè îáíàðóæåíèÿ ÷àñòèöû â îêðåñ-
      2


òíîñòè íåêîòîðîé òî÷êè â íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè. Îïûòû Ñóøêèíà,
Áèáåðìàíà, Ôàáðèêàíòà åùå ðàç ïîäòâåðäèëè ðàçóìíîñòü ãèïîòåçû Ì.
Áîðíà. Êàæäûé ýëåêòðîí â èõ îïûòå äèôðàãèðîâàë ñàìîñòîÿòåëüíî. Îí
îáÿçàòåëüíî äîëæåí áûë ïîïàñòü íà ýêðàí, íî ìåñòî ïîïàäàíèÿ íà ýêðàí

                                  17