Волновая и корпускулярная природа явлений

Двойственная природа света. Впервые двойственная корпускулярно-волновая природа была установлена для света. В первой половине прошлого века в ре ]ультате изучения явлений интерференции и дифракции света было экспериментально доказано, что свет представляет собой электромагнитные волны. Возникновение в определенных условиях явлений интерференции и дифракции - характерная особенность любого волнового процесса. Однако в XX в. стали известны многочисленные явления, свидетельствующие о том, что свет представляет собой поток материальных частиц. На основе представлений Планка о передаче лучистой энергии квантами Эйнштейн предложил гипотезу о световых квантах, названных фотонами. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в явлении фотоэффекта. [c.18]

Вскоре было установлено, что представление об электроне как частице, подчиняющейся законам классической механики, является ошибочным. Изучение природы и распространения света показало, что он обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. На первые указывает явление фотоэффекта, на вторые — явления интерференции и дифракции света. Корпускулярные свойства фотона выражаются уравнением Планка [c.45]

Со времен Ньютона и до появления квантовых представлений корпускулярная теория света уступала позиции волновой теории. Такие явления, как дифракция и в особенности интерференция, получали объяснение лишь в рамках волновой теории. Однако истинная природа световых волн и механизм [c.27]

Теория атома получила дальнейшее развитие на основе волновой, или квантовой, механики (см. 9). Хотя изучение квантовой механики относится к курсу физики, следует все же охарактеризовать здесь еще одно из основных положений ее, выражающее связь между волновой и корпускулярной природой явлений. [c.43]

Как и ньютоновские уравнения движения, уравнение движения электрона не имеет вывода все они являются последовательными математическими описаниями определенных явлений природы. Однако для электрона окончательная форма уравнения довольно сложна. Эю обусловливается, по-видимому, тем, что в нем отражается сочетание ряда различных сторон явления. Окончательное уравнение должно отражать волновой характер электрона и вероятностный характер наших измерений. Это вынуждает нас воспользоваться волновым уравнением и попытаться придать ему корпускулярный характер с помощью соотношения де Бройля. Для учета волновых свойств электрона в нашем уравнении воспользуемся общим уравнением волнового движения в частных производных (2-7) или в более простой форме (2-7а). [c.48]

Волновой характер движения микрочастиц. Как известно, для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления с одной стороны, монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны Я (или частотой колебания v) с другой стороны, оно состоит из микрочастиц — фотонов, переносящих кванты энергии. Явления дифракции и интерференции электромагнитного излучения (света, радиоволн, Y-лучей, рентгеновских лучей и пр.) убедительно доказывают его волновую природу. В то же время электромагнитное излучение обладает энергией, массой, производит давление и т. д. Так, известно, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на 1,5-101 т. [c.8]

Однако концепция волновой природы света не позволяет интерпретировать некоторые явления, такие, как, например, фотоэлектричество если металлическую поверхность подвергнуть действию света с достаточно малой длиной волны (X ниже некоторой предельной величины 01 называемой границей фотоэффекта), то металл начинает испускать электроны. Изучение этого явления показывает, что кинетическая энергия электронов, вырываемых из металлической пластинки, не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. Граница фотоэффекта соответствует минимальной частоте света Vo (или максимальной длине волны Х , которая освобождает не обладающие кинетической энергией электроны. Эта граница различна для разных металлов, поскольку она зависит от легкости, с которой электроны могут быть вырваны с поверхности металла. Если частота света выше Vo (или длина волны ниже о)> то электроны, вырванные из металлической пластинки, обладают некоторой кинетической энергией. Однако, согласно классической теории электромагнитных излучений, эта кинетическая энергия должна зависеть от интенсивности света, что находится в противоречии с экспериментальными результатами. В 1900 г. Планк, а затем в 1905 г. Эйнштейн ввели новые понятия, позволяющие, в частности, объяснить и это явление они стали на точку зрения дискретной, т. е. корпускулярной, природы света. Монохроматическое световое излучение проявляется в виде частиц света, названных фотонами. Эти частицы света соответствуют импульсам энергии — квантам. [c.21]

О волновой природе электрона. У частиц малой массы движение и взаимодействие происходят по законам, отличающимся от законов классической механики. Как было установлено, электромагнитные колебания имеют двойственную природу. Такие явления, как интерференция и дифракция света, свидетельствуют о его волновой природе, а способность оказывать иа освещаемую поверхность механическое давление или вырывать с этой поверхности электроны (фотоэлектрический эффект) указывает иа его корпускулярную природу, т. е. позволяет рассматривать световое излучение как поток частиц, или квантов, названных фотонами. [c.26]

В начале двадцатых годов на основании новых экспериментальных фактов и выводов теоретической физики было установлено, что свет обладает двойственной природой — волновой и корпускулярной — и что в разных явлениях преобладает тя или иная природа явления. Соотношением между основными величинами, характеризующими эти две стороны явлений, служит равенство Е=Нх, связывающее энергию Е светового кванта (фотона) с частотой колебаний V. [c.44]

Из курса физики известно, что свет обладает двойственной природой волновой и корпускулярной. Такие явления, как дифракция света, интерференция, свидетельствуют о его волновой природе. Явление фотоэффекта (отрыв от поверхности вещества электронов под воздействием света) дает представление о его корпускулярной природе. [c.173]

Таким образом, в то время как фотоэффект и ряд других явлений совершенно определенно указывают на корпускулярную природу света, его интерференция и дифракция столь же определенно свидетельствуют, о его волновой природе. Отсюда следует, что движение фотонов характеризуется особыми законами, в которых сочетаются как корпускулярные, так и волновые свойства. [c.41]

Электромагнитное излучение (свет) может быть описано двумя способами. Первый отражает волновую природу света и наиболее удобен для объяснения таких оптических явлений, как отражение и рассеяние электромагнитного излучения, процессов интерференции, дифракции и преломления световых лучей. Второй способ учитывает корпускулярную природу света и объясняет процессы поглощения и испускания электромагнитного излучения атомами и молекулами. [c.331]

Главный тезис квантовой механики — микрочастицы имеют волновую природу, а волны — свойства частиц. Применительно к электрону можно сказать, что это такое образование, которое ведет себя и как частица, и как волна, т. е. он обладает, как и другие микрочастицы, корпускулярно-волновым дуализмом (двойственностью). С одной стороны, электроны, как частицы, производят давление, с другой стороны, движущийся поток электронов обнаруживает волновые явления, например дифракцию электронов. Дифракция электронов широко используется при изучении строения вещества. [c.30]

Ответ на этот вопрос заключается в следующем. Поскольку в зависимости от характера опыта проявляется то одна, то другая сторона явления, постольку обе они составляют его сущность. Другими словами, излучение имеет как волновую, так и корпускулярную природу. Такой корпускулярно-волновой дуализм кажется с первого взгляда загадочным и непонятным. Однако это является выражением объективной реальности, признаком, свойственным природе вещей. С корпускулярно-волновым дуализмом в дальнейшем мы будем сталкиваться неоднократно. [c.14]

Недостаточность теории Бора выявилась и в ее логических противоречиях, приводивших, например, к тому, что при объяснении одних явлений приходилось приписывать свету волновую природу, а при объяснении других — корпускулярную. [c.36]

Волновые и корпускулярные свойства света. Впервые двойственная природа микрообъектов была установлена для света. С одной стороны, для него характерны явления интерференции и дифракции, что присуще любому волновому процессу. С другой стороны, имеются факты, которые указывают на корпускулярные свойства света. К ним относится фотоэффект — явление испускания металлами и полупроводниками электронов под действием света, открытое в 1889 г. Столетовым. [c.49]

Современная квантовомеханическая теория строения атомов и молекул, разработанная Де-Бройлем, Шредингером, Гейзенбергом и др., учитывает двойственность природы электронов и других микрообъектов, т. е. их корпускулярно-волновые свойства. Свет также обладает корпускулярно-волновыми свойствами, что обнаруживается в ряде различных явлений в его интерференции и дифракции, с одной стороны, в его фотоэффекте и давлении — с другой. Двойственность природы света обнаруживается и в уравнении, связывающем количество движения фотона тС с длиной волны X. Это уравнение легко получается из уравнений Планка (И,6) и Эйнштейна (В,1). Сопоставляя эти два уравнения, получим [c.64]

В настоящее время дифракция электронов широко используется для изучения структуры веществ. Прибор для наблюдения этого явления - электронограф - стал обычным прибором в физико-химических лабораториях. Для структурных исследований применяется также дифракция нейтронов. Изучена дифракция атомов гелия, молекул водорода и других частиц. Таким образом, двойственная корпускулярно-волновая природа микрообъектов является надежно установленным фактом. [c.19]

Во взглядах на природу света очень мало что изменилось к тому времени, когда Томас Юнг в 1800 г. опубликовал свою первую работу, направленную против корпускулярной теории. В ней он показал превосходство волновой теории в объяснении явлений отражения и преломления света. Затем в 1801 г. он объяснил явление интерференции, а с его помощью и существование колец Ньютона, хотя ранее Ньютон сделал то же самое на основании корпускулярной теории. Высказанная Юнгом идея объяснения интерференции была в действительности не совсем новой, так как сам Ньютон использовал ее в теории приливов и отливов. Юнг нашел, что если лучи от источника монохроматического света сфокусировать на две щели в диафрагме так, как показано на рис. 1-1, то на экране, расположенном за щелями, можно наблюдать ряд линий. Положение этих линий легко объяснимо с помощью интерференции, исходя из волновой теории. В результате прохождения лучей через два отверстия за ними распространяются световые волны. Если гребень одной волны совпадает с гребнем другой, то произойдет [c.15]

Различные эксперименты приводят к двум, казалось бы противоречивым, точкам зрения на природу излучения явление дифракции соответствует волновым свойствам, тогда как фотоэлектронная эмиссия указывает на корпускулярные свойства излучения. Эти два представления [c.370]

Согласно волновой теории света, явления преломления и дифракции света можно понять, зная законы распространения волн. Для объяснения других свойств света, таких как линейчатый вид атомных спектров и фотоэлектрический эффект, необходимо обратиться к корпускулярной (фотонной) теории света. Такая двойственная природа света побудила в 1924 г. де Бройля задуматься над вопросом не мо-Свег (1аспро1 пп я( тся гут ли и частицы обладать некоторыми волновыми как волна, но он имеет свойствами Он высказал предположение, что длина также ряд сеи йстп, волны X для частицы с массой т, движущейся со характерчь X дчя часки скоростью и, определяется уравнением [c.42]

Во взглядах на природу света очень мало что изменилось к тому времени, когда Томас Юнг в 1800 г. опубликовал свою первую работу, направленную против корпускулярной теории. В ней он показал превосходство волновой теории в объяснении явлений отражения и преломления света. Затем в 1801 г. он объяснил явление интерференции, а с его помощью и существование колец Ньютона, хотя ранее Ньютон сделал то же самое на основании корпускулярной теории. Высказанная Юнгом идея объяснения интерференции была в действительности не совсем новой, так как сам Ньютон использовал ее в теории приливов и отливов. Юнг нашел, что если лучи от источника монохроматического света сфокусировать на две щели в диафрагме так, как показано на рис. 1-1, то на экране, расположенном за щелями, можно наблюдать ряд линий. Положение этих линий легко объяснимо с помощью интерференции, исходя из волновой теории. В результате прохождения лучей через два отверстия за ними распространяются световые волны. Если гребень одной волны совпадает с гребнем другой, то произойдет усиление, дающее яркую линию на экране. Однако когда гребень одной волны совпадает с впадиной другой волны, результатом явится полное ослабление, и поэтому на экране возникнет темная линия. С помощью геометрических расчетов довольно легко [c.15]

В этом разделе, где говорится о современном состоянии теории химического строения, слабо показано проявление квантовых корпускулярно-волновых свойств электронов в химических явлениях. По суш еству, в этом разделе на большей части фактического материала природа взаимного влияния атомов интерпретируется с позиции дорезонансных представлений Ингольда. По существу, производится переименование понятий мезомерный эффект предлон ено назвать эффектом сопряжения . [c.285]

Ответ на эти вопросы был получен в ходе дальнейшего углубления в сущность строения атома, опытного установления двуединой корпускулярно-волновой природы элементарных частиц, открытия спина (момента собственного вращения) электрона, с возникновением и развитием на этой основе квантово-механической теории атома. Оказалось, что в основе образования как ионной, так и ковалентной связи лежит одно и то же явление — спаривание электронов. Оно имеет место только в случае электронов с антипараллельными спинами. Число не спаренных электронов в атоме указывает на возможное число образования химических связей, т. е. на валентность атома данного элемента. [c.257]

Двойственная природа света. Впервые двойственная корпускулярно-волновая природа была установлена для света. В первой половине прошлого века в результате изучения интерференции и дифракции света было экспериментально обосновано, что свет представляет собой поперечные электромагнитные колебания. Возникновение в определенных условиях явлений и интерференции и дифракции является неотъемлемой особенностью любого волнового процесса. [c.16]

Корпускулярная природа света обнаруживается при взаимодействии его с отдельными молекулами, которые поглощают и испускают свет квантами величины Av. Согласно теории Эйнштейна, кванты света обладают по крайней мере некоторыми динамическими свойствами частиц и известны под названием фотонов. Но идея частицеподобных фотонов не избавляет от необходимости понимать свет как волну, поскольку только волновой теорией можно объяснить явления дифракции и интерференции. Фактически этот дуализм не ограничивается только светом он распространяется и на элементарные частицы вещества, ярким примером чего может служить дифракция электронов [c.9]

Выше мы видели, что свет в классической физике рассматривается как волновое явление, однако он имеет также и корпускулярную природу. И наоборот, электроны, кроме корпускулярных, обнаруживают также и волновые свойства. Так, Дависсону и Гермеру (1927) удалось показать, что электроны могут отклоняться кристаллической решеткой аналогично рентгеновским лучам (подробнее см. разд. 6.4.1). Еще раньше де Бройль (1925) обобщил уравнение Эйнштейна [c.31]

Явление дифракции электромагнитного излучения (света, радиоволн, у-- учей, рентгеновских лучей) доказывает волновую природу излучения. В то же время электромагнитное излучение обладает массой (производит давление), и его можно представить как поток частиц — фотонов. Иными словами, электромагнитное излучение проявляет как волновые, так и корпускулярные свойства. Луи де Бройль (1924 г.) показал, что движение любой микрочастицы можно рассматривать как волновой процесс частице массой т, движущейся со скоростью V, соответствует волна длиной [c.18]

Теперь дифракция электронов широко используется для изучения структуры вещества (см. стр. 123—129) установка, в которой наблюдается это явление, — электронограф — стала обычным прибо ром в физико-химических лабораториях. Для структурных исследова ний применяется также дифракция нейтронов. Была г зучена дифрак ция атомов гелия, молекул водорода и других частиц. Таким образом двойственная корпускулярно-волновая природа материальных час тиц является надежно установленным экспериментальным фактом Если бы мы с помощью (1.40) вычислили значения К для различных объ ектов, то обнаружили бы, что для макрообъектов они исчезающе малы Так,, для частицы с массой 1 г, движущейся со скоростью 1 см/с к = 6,6- 10"2 см. Это означает, что волновые свойства макрообъектов ни в чем не проявляются если длина волны значительно меньше раз меров атома (10" см), то невозможно построить дифракционную ре шетку или какое-либо другое приспособление, позволяющее обнару жить волновую природу частицы. Иное дело — микрочастицы. Так движение электрона, ускоренного потенциалом в 1 В (у=5,93х ХЮ см/с), связано с X = 1,23-10" см. [c.25]

В основе современного учения о строении атома лежат представления квантовой механики о двойственной корпускулярно-волновой природе микрочастиц. Элементарные частицы, например электроны, наряду со свойствами вещества, обладают и свойствами электромагнитного поля. Это проявляется, с одной стороны, в таком явлении, как фотоэффект и эффект Комптона, а с другой,— в способности потока микрочастиц к дифракции (огиба]ние преград волнами) и интерференции (наложению волн). [c.12]

Не входя в детали, стоит еще раз отметить, что такие явления, как отражение и преломление спета, можпо понять, если нредиоложить, что свет состоит из отдельных корпускул, распространяющихся прямолинейно. С другой стороны, такие явления, как дифракция и интерференция света, казалось бы, можно истолковать только с точки зрения представлений о непрерывном волновом движении. Естественно, что в этой главе основное внимание уделено той группе явлений, которая подтверждает корпускулярную или квантовую природу излучения. Свет с частотой V здесь рассматривался как нечто, обладающее энергией /IV и массой к/Хт. Но хорощо известные опыты по интерференции света не теряют своей убедительности, и поэтому следует считать доказанным, что свет обладает двойственным характером. В одних случаях он проявляет волновые свойства, а в других — свойства частиц. Правильность соотношения де-Бройля заставляет нас использовать такой же своеобразный подход и к материи. [c.130]

В этом своеобразно проявляется квантовая корпускулярно-волновая природа электронов. Я бы сказал, что эта природа не проявляется нигде так ярко, как в химических явлениях. Указанным свойством, как показывает оныт, обладают при известных условиях электроны, находящиеся в р-состояниях (тг-электроны). С этим явлением мы встречаемся при рассмотрении ионов гуанидопия, амндония, Og, СН3СОО и многих других классов соединений. [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология