Формулы де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Дифракция электронов

В 1905г. Эйнштейн, развивая теорию Планка, предположил, что свет не только испускается порциями, но поглощается и распространяется порциями. Эти порции (корпускуляры) получили название – фотоны. Фотон обладает массой, энергией, импульсом. Массу фотона можно найти: . Поскольку фотон распространяется со скоростью света, то его масса покоя =0, это отличает его от других элементарных частиц. Однако на ряду со свойствами частиц, фотон обладает и волновыми свойствами: если энергия фотона велика, то появляются его корпускулярные свойства, если мала, то волновые свойства.

В 1864г. Луи де-Бройль пришел к выводу, что волновые свойства присущи не только свету, но и любой частице, обладающей массой покоя. Вспомним, что импульс фотона ,где -длина волны, которую можно определить экспериментальным методом - справедливо для любой частицы и лежит в основе современной физики. - длина волны неэлектромагнитного происхождения, аналогов в физике нет. Формула де-Бройля была экспериментально доказана на опыте. Идея опыта заключена в том, что если пучок электронов направить на монокристалл никеля, то не вдаваясь в физический процесс следует ожидать, что эти лучи будут отражаться и давать интерференционную картину.

Электроны из пушки П направляются на Ni, после рассеиванья и отражения эти электроны способны отворачиваться возле кристалла, излучение ловит гальванометр, в частности первый максимум наблюдается для угла в 50^о. Если учесть, что электрон разгоняется электрическим полем, то можно определить: ; , Можно рассчитать по формуле Вульфа-Бреда . Многочисленные эксперименты показали, что протон, нейтрон и частицы обладают волновыми свойствами, а макрочастицы не обладают такими свойствами т.к.

Дифракция электронов — процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет волновые свойства. Данное явление называется корпускулярно-волновым дуализмом, в том смысле, что частица вещества(в данном случае взаимодействующие электроны) может быть описана, как волна.

При выполнении некоторых условий, пропуская пучок электронов через материал можно зафиксировать дифракционную картину, соответствующую структуре материала. Поэтому процесс дифракции электронов получил широкое применение в аналитических исследованиях различных материалов.