Лекции по курсу общей физики. Квантовая физика. Сабирова Ф.М. - 4 стр.

                                   4                                                                    73
              I. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ.                                                           Заключение.
             ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ                                      Итак, на этом изложение курса общей физики завершаем. Начав
                                                                       его детальное изучение с физических основ механики, мы последова-
              § 1. Гипотеза де-Бройля. Волны де-Бройля.                тельно рассмотрели основы молекулярной физики и термодинамики,
                        Дифракция электронов.                          учение об электричестве и электромагнетизме, колебания и волны, оп-
                                                                       тику, элементы квантовой физики и физики твердого тела, физики ядра
     Французский ученый Луи де Бройль, развивая представления о        и элементарных частиц. Приведенный перечень разделов курса позволя-
двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в          ет проследить логику развития физики и эволюцию ее идей, а также
1923 году гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового          представить основные периоды и этапы ее становления.
дуализма. Де Бройль утверждал, что между свойствами света и свой-             Со времени выхода в свет труда И. Ньютона «Математические
ствами материальных частиц существует глубокая аналогия, следова-      начала натуральной философии» ([1687), в котором он сформулировал
тельно материальные частицы обладают также двойственной приро-         три основных закона механики и закон всемирного тяготения, прошло
дой, т.е. в определенных условиях проявляются их волновые свойства.    более трехсот лет. За это время физика прошла путь от макроскопиче-
     Как известно из оптики, квант света – фотон, кроме энергии        ского уровня изучения явлений до исследования материи на уровне
                                                     hv   h            элементарных частиц.
Е = hv характеризуется импульсом Pф : Pф = mф с =       =   ;
                                                     c λф                     Однако, несмотря на огромные успехи, которых физика дос-
                                                                       тигла за это время и особенно в XX столетии, современная физика и
                   с
так как λ = сТ =     . Следовательно, длина волны фотона:              астрофизика стоят перед целым рядом нерешенных проблем.
                   v                                                          Например, проблемы физики плазмы – разработка методов разо-
                         λф = h / Pф                           (1.1)   грева плазмы до примерно 109 К и ее удержание в течение времени, дос-
                                                                       таточного для протекании термоядерной реакции; квантовой электрони-
    Де-Бройль постулировал, что частице с импульсом р = mυ со-
                                                                       ки – существенное повышение к.п.д. лазеров, расширение диапазона
                                       h   h                           длин волн лазерного излучения с плавной перестройкой по частоте и т.
ответствует длина волны:         λ=      =             (1.2)
                                       p mυ                            д.; физики твердого тела – получение материалов с наперед заданными
Это соотношение (формула де Бройля) справед- 1                         свойствами и, в частности, с экстремальными параметрами по большо-
ливо для любой частицы с импульсом р.                                  му «спектру» характеристик, создание высокотемпературных сверх-
    Вскоре гипотеза де Бройля была подтвер-                            проводников и т. д.; физики атомного ядра – осуществление управляе-
ждена экспериментально. Американские физики
                                                           4           мого термоядерного синтеза, поиск долго живущих элементов с Z=
К.Дэвиссон и Л.Джермер в 1927 г. изучали рас-                          114÷126, предсказанных теорией, построение теории сильны» взаимодей-
сеяние электронов на монокристалле никеля с             3              ствий и т. д.; физики элементарных частиц – доказательство реальности
помощью установки, изображенной на рис. Пу-                            существования кварков и глюонов (частиц, осуществляющих взаимо-
чок электронов из электронной пушки 1 направ-    2                     действие между кварками), построение квантовой теории тяготения и т.
лялся на кристалл никеля 2, рассеянные от кри-                         д.; астрофизики – природа квазаров (мощных внегалактических источ-
сталла электроны 3 улавливались специальным                            ников электромагнитного излучения), при чины вспышек сверхновых
приемником 4, соединенным с чувствительным                             звезд, состояние материи при огромных плотностях и давлениях внутри
гальванометром. Интенсивность отраженного пучка определялась по        нейтронных звезд и т. д. Поставленные проблемы требуют дальней-
силе тока, текущего через гальванометр. Опыты показали, что при        шею разрешения.
заданном угле падения электроны отражаются от поверхности кри-
сталла под различными углами, причем в одних направлениях наблю-
даются максимумы числа отраженных электронов, в других – мини-