Волновые и корпускулярные свойства микрочастиц

Волновые и корпускулярные свойства микрочастиц. Уравнение де Бройля [c.46]

Волновые и корпускулярные свойства микрочастиц [c.46]

В квантовой механике принято считать, что все микрообъекты имеют двойственную природу — они могут проявлять себя как частицы и как волны, т. е. могут обладать одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. Впервые двойственная природа была установлена для света, а затем было доказано, что она присуща всем материальным микрочастицам. [c.218]

Работы де-Бройля показали, что атомы и электроны, корпускулярная природа которых подтверждена больщим количеством физических и химических опытов, также могут обладать и волновыми свойствами. Это дало ему право связать корпускулярные и волновые свойства микрочастиц одним уравнением [c.136]

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]

Из последнего утверждения следует, что волновыми свойствами, наряду со свойствами корпускулярными, должны обладать и макротела, поскольк все они построены из микрочастиц. В связи с этим может возникнуть вопрос почему волновые свойства окружающих нас тел никак не проявляются Это связано с тем, что движущимся телам большой массы соответствует чрезвычайно малая длина волны, так как в уравнении де Бройля масса тела входит в знаменатель. Даже для пылинки с массой 0,01 мг, движущейся со скоростью 1 мм/с, длина волны составляет примерно 10 см. Следовательно, волновые свойства такой пылинки могли бы проявиться, например, при взаимодействии с дифракционной решеткой, ширина щелей которой имеет порядок 10 см. Но такое расстояние значительно меньше размеров атома (10 см) и даже атомного ядра (10 —см), так что при взаимодействии с реальными объектами волновые свойства пылинки никак не смогут проявиться. Между тем, электрону с массой около 9 10 г, движущемуся со скоростью 1000 км/с, соответствует длина волны 7,3 10 см дифракция такой волны может наблюдаться при взаимодействии электронов с атомами в кристаллах. [c.46]

Квантовая механика называлась поначалу волновой механикой. Это — физика микромира, основанная на последовательном рассмотрении волновых свойств микрочастиц и квантовых, корпускулярных свойств световых волн. [c.84]

Причина неудач была та же, что и в боровской теории атома — в невозможности классического описания движения микрочастиц, в необходимости учета корпускулярно-волнового дуализма. Именно поэтому до 1927 г., т. е. до применения методов квантовой механики к химии, не удавалось создать непротиворечивую теорию химической связи. Принципиальное рещение вопроса о природе химической связи впервые было дано на основе квантовой механики в 1927 г. Гейтлером и Лондоном, выполнившими расчет свойств молекул водорода. [c.79]

Современная теория химической связи, теория строения молекул и кристаллов базируется на квантовой механике молекулы как й атомы, построены из ядер и электронов, и теория химической связи должна учитывать корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. До применения методов квантовой механики к химии не удавалось создать непротиворечивую теорию химической связи. Ее фундамент был заложен в 1927 г. Гейтлером и Лондоном. Выполнив на основе квантовой механики расчет свойств молекулы водорода, они показали, что природа химической связи электрическая, никаких особых сил химического взаимодействия помимо электрических не существует. Действующие в молекуле между ядрами и электронами гравитационные и магнитные силы пренебрежимо малы по сравнению с электрическими. [c.51]

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]

Напомним, что, согласно гипотезе де Бройля, электрон, как и любая другая микрочастица, обладает одновременно свойствами и корпускулярными, и волновыми длина волны электрона связана с его скоростью (у) и массой (т) уравнением % = Н ть, где к — постоянная Планка. [c.9]

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]

Корпускулярно-волновой дуализм есть общее свойство материи, но обнаруживается оно только у микрообъектов. Для электрона, масса которого равна 9,1 г, по уравнению (П.2) можно определить Я,. Она равна яаЮ- см, т. е. соизмерима с размерами атомов, благодаря чему осуществляется дифракция электронов, тогда как для частицы большой массы, например мячика в 50 г, вращающегося со скоростью 25 см/с, см, т. е. Я несоизмеримо меньше размера мячика и волновая природа его не может быть обнаружена эксперимситалыю. Поэтому во внимание принимаются только волновые свойства микрочастиц. [c.31]

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]

Одной из задач, которые ставит перед собой теоретическая физика, является вывод формул, описывающих то или иное явление или свойство (мы уже об этом упоминали). Итогом теории служит формула, связывающая физические величины разной природы. Физические величины имеют размерность. Уже из этого ясно, что формулы не могут содержать только безразмерные числа. Среди входящих в них размерных величин, по-видимому, должны присутствовать численные характеристики элементарных частиц и электронов — их массы, заряды разной природы, спины. Опыт последнего столетия убедительно показывает, что необходимо присутствие по крайней мере еще двух величин — постоянной Планка К и скорости света с. Постоянная Планка — мера корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц. Скорость света — максимальная скорость распространения сигнала без нее не обходится ни одна формула релятивистской механики (см. гл. 4). [c.273]

Одним из общих свойств материи является ее двойственность. Частицы материи обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами. Соотношение волна — частица таково, что с уменьшением массы частицы ее волновые свойства все более усиливаются, а корпускулярные — ослабевают. Когда же частица становится соизмеримой с атомом, наблюдаются типичные волновые явления. Одновременно оказывается невозможным описание движения и взаимодействия микрочастиц-волн законами движения тел с большой массой. Первый шаг в направлении создания волновой, нли квантовой механики, законы которой объединяют и волновые, и корпускулярные свойства частиц, сделан де Бройлем (1924). Де Бройль высказал гипотезу, что с каждой материальной частицей связан некоторый периодический процесс. Если частица движется, то этот процесс представляется в виде распространяющейся волны, которую называют волной де Бройля, или фазовой волной. Скорость частицы у связана с длиной волны К соотношением де Бройля [c.8]

Исследование природы химической связи является центральной проблемой всей теоретической химии Изучение строения и реакционной способности вещества дает богатую информацию о характере взаимодействия между атомами в молекуле, способствуя все более углубленному моделированию химических процессов Обобщение экспериментальных данных приводит на определенных этапах развития химии к теоретическим концепциям, которые наряду с чисто познавательным аспектом имеют и громадное практическое значение, так как позволяют вести исследование более целенаправленно Однако только с созданием аппарата квантовой механики — науки о движении микрочастиц (атомов, ядер, электронов и т д ) — ранее существовавшие теории химической связи получили естественное объяснение Современная квантовая химия является частью квантовой механики, в основе которой лежит представление о корпускулярно-волновом дуализме микрочастиц Если раньше электрон рассматривался как точечная частица, положение и скорость которой в принципе можно точно установить, то в дальнейшем было установлено, что электрон может обладать также и волновыми свойствами (например, мы можем при определенных условиях наблюдать дифракцию электронов) [c.56]

Следующий этап в становлении квантовой теории строения атома начался с теоретического обоснования французским ученым де Бройлем двойственной природы материальных частиц, в частности электрона. Распространив идею Эйнштейна о двойственной природе света на вещество, де Бройль постулировал (1924 г.), что поток электронов наряду с корпускулярным характером обладает и волновыми свойствами. Исходя 1i3 учения о корпускулярноволновой природе частиц вещества, австрийский физик Шрёдингер и ряд других ученых разработали теорию движения микрочастиц — волновую механику, которая привела к созданию современной квантово-механической модели атома. [c.77]

Что нового, наиболее существенного дала современная наука для развития теории химического строения Открыты квантовые корпускулярно-волновые свойства микрочастиц. Только правильный учет известных свойств микрочастиц (мельчайших частиц), об открытии которых страстно-мечтал А. М. Бутлеров, может создать благоприятные условия для развития теории химического строения. [c.286]

Исследование экспериментально обнаруживаемых корпускулярных и волновых свойств электронов и других микрочастиц привело к заключению о том, что волновая функция, а также квадрат ее модуля определяет вероятность нахождения частицы в единичном объеме пространства. Таким образом, постулируется [c.13]

Очевидно, двойственная природа микрочастиц, наличие у них и волновых и корпускулярных свойств означает, что микрочастицу нельзя рассматривать ни как обычную (классическую) частицу, ни как обычную волну. [c.254]

Из последнего утверждения следует, qTO волновыми свойствами, наряду со свойствами корпускулярными, должны обладать и макротела, поскольку все они построены из микрочастиц. В связи с этим может возникнуть вопрос почему волновые свойства окружающи.х нас тел никак не проявляются Это связано [c.71]

Фундаментальное положение квантовой теории утверждает, что с учетом корпускулярно-волновых свойств материи невозможно одновременно и абсолютно точно определить энергию и местоположение (координату) микрочастицы. Неточность таких определений постулируется как принцип (не относящийся к степени несовершенства измерительной техники), называемый принципом неопределенности. Он открыт в 1927 г, Гейзенбергом. — Ярил, ред. [c.85]

В доквантовой, классической физике частицы и волны рассматривались совершенно изолированно. Каждому из этих объектов приписывались свои специфические свойства и характеризующие их величины, например ограниченная протяженность в пространстве, масса, скорость и энергия—для частиц (корпускул), длина волны, частота и амплитуда колебания — для волн. Однако опытные данные показали, что частицам вещества присущи не только корпускулярные, но и волновые свойства, пренебрегать которыми для микрочастиц никак нельзя. На базе полученных сведений и была создана квантовая механика. Связь корпускулярных и волновых свойств любого материального объекта выражается уравнениями Планка [c.8]

У электронов в состояниях, соответствующих определенным дискретным значениям энергии, дискретен и ряд физических величин. Р1х значения выражаются квантовыми числами. Каждое энергетическое состояние электрона характеризуется набором квантовых чисел. Всего их четыре. Три из квантовых чисел характеризуют волновые свойства электрона и появляются при ре шении уравнения Шредингера в соответствии с тремя степенями движения. Помимо уже упомянутого главного квантового числа п имеются еще побочное I и магнитное гп1. Свойства таких микрочастиц, как электрон, протон и т. п., полностью могут быть учтеньг лишь при одновременном описании их с позиций двух теорий— волновой и корпускулярной. При рассмотрении только с какой-либо одной упускаются из вида некоторые важные характер1 стн-ки. Четвертое квантовое число — спин электрона отражает его корпускулярные свойства. Рассмотрим физический смысл и зна чение каждого из этих чисел. [c.55]

В современной квантовомеханической теории атома электрон уже не рассматривается как материальная точка, движущаяся по законам классической физики. Квантовая механика атома основана на признании, что атомные частицы как микрочастицы обладают одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами. Волновые свойства частиц могут не учитываться лишь в тех случаях, когда их размеры велики по сравнению с длиной волны. Наряду с другими свойствами электрона должны учитываться и его волновые свойства. [c.48]

Двойственная (корпускулярно-волновая) природа микрообъектов.В основе современного понимания микромира лежит представление о том, что любая движущаяся частица обладает волновыми свойствами. Так, дифракция и интерференция электромагнитного излучения (света, радиоволн, 7 Лучей, рентгеновских лучей) служат убедительным доказательством его волновой природы. В то же время электромагнитное поле — это вещество, состоящее из микрочастиц, называемых фотонами, или квантами. Поэтому электромагнитное поле производит давление, обладает массой и т. д. (Интересно в связи с этим отметить, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на 1,5 х х101 т ) [c.7]

Одним из общих свойств материи является двойственность. Частицы материи обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами. Соотношение волна — ч а с т и ц а таково, что с уменьшением, массы частицы ее волновые свойства все более усиливаются, а корпускулярные — ослабляются. Когда же частица становится соизмеримой с атомом, наблюдаются типичные волновые явления. Одновременно оказывается невозможным описание движения и взаимодействия микрочастиц — волн законами движения тел с большой массой. [c.7]

Из последнего утверждения следует, что волновыми свойствами, наряду со свойствами корпускулярными должны обладать и макротела, поскольку все" они построены из микрочастиц. В связи с этим может возникнуть вопрос почему волновые свойства окружающих нас тел никак не проявляются Это связано с тем, что движущимся телам большой массы соответствует чрезвычайно малая длина волны, так как в уравнении X = h/rnv масса тела входит в знаменатель. Даже для пылинки с массой 0,01 мг, движущейся со скоростью 1 мм/с, длина волны o TaB-fiH T примерно 10 i см. Следовательно, волновые свойства такой пылинки могли бь роявиться, например, при взаимодействии с дифракционной решеткой, ширина щелей которой имеет порядок 10 2i см Но такое расстояние значительно меньше размеров атома (10" см) и даже атомного ядра (10-13—10-12 взаимодействии с реальными объектами волно- [c.71]

Корпускулярно-волновая природа микрочастиц. Соотношения де-Бройля. Опыт показывает,что движение микрочастиц происходит по законам, отличным от законов классической механики микрочастице присущи некоторые свойства корпускул (частиц) и некоторые свойства волн. С одной стороны, электрон (или протон, заряженный мезон) движется и действует подобно корпускуле в камере Вильсона он оставляет след, похожий на траекторию частицы (рис. 1), в столкновениях участвует как целое (ого энергия и импульс связаны таким же соотношением, как и у обычной частицы в классич. механике). Поэтому до 20-х гг. элек-троны рассматривались кай корпускулы. Вместе с тем Рис. 1. Следы электронов в ка- [c.253]

В основе современной теории строения атома лежит представление о двойственной природе микрочастиц, и в частности электронов. Оказывается, электроны могут Бёстй себя и как частицы, и как волны — электроны обладают одновременно и корпускулярными и волновыми свойствами. [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология