Корпускулярно-волновой дуализм материи. Гипотеза и формула де Бройля

В 1924 г Де Бройль выдвинул гипотезу о волновых свойствах всех частиц, которая сначала показалась ученым фантастической, и была принята только после экспериментального подтверждения. Гипотеза де Бройля: «Со всякой движущейся частицей связан некоторый волновой процесс». Эти волны получили название волн де Бройля, волн вещества, фазовые волны. По аналогии со световыми квантами де Бройль предложил формулу для длины волны этого процесса.

	длина волны де Бройля (дебройлевская длина волны) движущейся частицы; р - импульс частицы
	классическая частица Е << Ео	Чтобы определить, какую формулу следует взять, нужно сравнить энергию частицы Е с ее энергией покоя Ео = mc2 Ео эл-на=0,51 МэВ (Е = hn = hc/l)
релятивистская частица Е» Ео

Вычислим длину волны для человека массой 60 кг, идущего со скоростью

0,1 м/с (чем меньше m и v, тем больше длина волны): l = (6,6×10^-34)/60×0,1 =

= 1,1×10^-34 м. Процессы с такими малыми длинами волн в природе неизвестны.

Пусть электрон ускоряется разностью потенциалов U и приобретает кинетическую энергию mv² /2.

	дебройлевская длина волны электрона, ускоренного разностью потенциалов U. При разностях потенциалов в несколько десятков тысяч вольт длина дебройлевской волны может быть измерена экспериментально.

Гипотеза де Бройля получила экспериментальное подтверждение в опытах Девиссона и Джермера (1927 г). На рисунке приведена схема установки, которая представляла собой стеклянный сосуд, из которого был откачан воздух. Узкий пучок электронов, ускоренных разностью потенциалов, падал на кристалл никеля. Отраженные от кристалла электроны улавливались цилиндром Фарадея, соединенным с гальванометром, показывающим ток. Цилиндр можно было поворачивать (на рис. указано стрелками). При постоянном угле a ток в цепи давал резкие максимумы только при определенных углах q.

Объяснить результаты опытов можно было, только предположив, что электроны обладают волновыми свойствами, и максимумы тока соответствуют максимумам дифракционной картины.

Впоследствии были проведены многочисленные опыты различными исследователями, подтверждающие волновые свойства пучков молекул, протонов и нейтронов. Так, Томсон, ускоряя электроны разностью потенциалов до 56500 В, сумел сфотографировать дифракционные кольца и по ним вычислил длину волны. Эта длина волны оказалась лежащей в рентгеновском диапазоне и совпадала с той, которую давала формула де Бройля.