ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Корпускулярно-волновые свойства микромира из "Строение атома и химическая связь" Законы, описывающие движение электронов и других частиц, обладающих малой массой (микрообъектов), отличаются от законов, определяющих движение тел, видимых невооруженным глазом (макрообъектов). Б основе современной теории движения микрообъектов лежит представление об их двойственной природе. Установлено, что микрообъекты одновременно ведут себя и как частицы, и как волны. [c.12] Волновая теория света неспособна объяснить фотоэффект. Согласно волновой теории энергия вылетающих электронов должна зависеть от интенсивности освещения. В действительности интенсивность освещения приводит лишь к увеличению количества вылетающих из металла электронов, а их энергия остается той же самой. В 1905 г. Эйнштейн показал, что фотоэффект становится легко объяснимым, если принять, что свет распространяется в виде корпускул-фотонов. Причем каждый фотон — квант света —несет свою энергию и МТ)жет ее отдать, например, электрону атома. Если энергия фотона достаточна для вырывания электрона, то имеет место фотоэффект. Было установлено, что фотоэффект наблюдается для коротковолнового излучения и отсутствует для длинноволнового. Напомним, что чем меньше длина волны, тем больше частота электромагнитного колебания и тем больше энергия фотона. [c.13] Электромагнитное излучение высокой энергии может превращаться в частицы, так, известен процесс превращения у-кванта в электрон и позитрон. [c.13] Вычисленная длина волны равняется длине окружности первой боровской орбиты (гд =0,53 А). [c.14] В нашем изложении важно отметить, что длины волн электрона в атоме имеют один порядок с размерами атома, т. е. движение электрона в атоме можно описать с помощью волнового процесса. [c.14] Принцип неопределенности. Немецкий физик Гейзенберг подошел к критике планетарной модели Бора с позиций коренного различия мак-ро- и микрообъектов и наблюдения за ними. Определить положение и скорость объекта можно визуальным наблюдением, при этом носителем информации является отраженный от объектов свет. В обычной практике свет не влияет на положение и скорость объекта, например футбольного мяча или автомобиля, так как действие света на столь большие массы ничтожно. Но если мы попытаемся с помощью фотонов наблюдать за электронами, то в результате взаимодействия фотона с электроном движение электрона — скорость н направление — существенно изменятся. Таким образом, определив с помощью фотона положение электрона, мы не в состояний будем определить скорость, так как электрон ее уже изменил. [c.14] Можно было бы попытаться наблюдать за электроном с помощью фотонов инфракрасной области с очень малой энергией. Тогда в принципе мы смогли бы определить скорость. Однако вследствие того, что все приборы имеют тем меньшую разрешающую способкость, чем больше длина волны света, мы не сможем точно определить положение электрона. И действительно, инфракрасное излучение имеет длины волн порядка тысяч ангстрем, а размер электрона — тысячные доли ангстрема. [c.15] Следует отметить, что принцип неопределенности можно понимать не как нашу неспособность точно измерить определенные величины, а как реальное свойство движущихся объектов, траектория которых не представляет собой прямых или плавно искривленных линий, а имеет некий волновой характер и может быть описана уравнениями волнового движения. [c.15] Вероятностная модель атома. Важнейшим следствием применения принципа неопределенности к описанию физических процессов в атоме является невозможность оперировать точными координатами электрона в каждый данный момент. Неопределенность установления положения и скорости электрона столь велика, что необходимо вообще отказаться от анализа траектории движения электрона. Однако имеется возможность вероятностного описания атома. [c.15] Вероятностные закономерности широко используются исследователями на практике. В этих случаях отказываются от рассмотрения поведения единичного объекта, а изучают поведение большой совокупности объектов, которая и определяет условия поведения системы в целом. Примерами таких систем являются общий поток пассажиров, когда изучается не путь следования каждого пассажира, а интенсивность потока в данном направлении давление, оказываемое газом на стенки сосуда, когда характеристики движения одной молекулы могут быть весьма различными в каждый момент времени, а поведение большой совокупности молекул оказывается зависящим от температуры и количества частиц в единице объема. [c.15] Вернуться к основной статье