7.7
Если электроны являются частицами, то, когда пучок электронов проходит через две близкорасположенные щели, ожидается, что должны появиться два меньших пучка электронов и образовать две яркие полосы с темными промежутками между ними. Первоначально, при наличии всего нескольких электронов, на экране случайным образом появляются локализованные пятна. Это предполагает поведение, подобное частицам.
Однако по мере того, как через щели проходит все больше и больше электронов, возникает интерференционная картина признак волнообразного поведения. Как это возможно? Напомним, что модель Бора предполагала, что электрон это частица, вращающаяся вокруг ядра.
Французский физик Луи де Бройль предположил, что электрон может проявлять волновые свойства. Он предположил, что электрон ведет себя как круговая стоячая волна с длиной волны лямбда. Окружность каждой орбиты содержит целое число длин волн.
Определенные точки на волне имеют нулевую амплитуду это узлы. Де Бройль предложил следующее соотношение, в котором длина волны электрона зависит от его массы и скорости, h постоянная Планка. Чем больше скорость электрона, тем короче его длина волны.
Гипотеза де Бройля распространяется на всю материю, и эти волны называются волнами материи"Однако большие макроскопические объекты, такие как мяч для гольфа, не выглядят как волны. Если мы применим соотношение де Бройля, то крошечное значение постоянной Планка, деленной на массу и скорость мяча для гольфа, обнаруживает чрезвычайно малую длину волны, которая слишком мала для наблюдения. Однако для субатомных частиц с чрезвычайно малой массой, таких как электроны, нельзя игнорировать их волновую природу.
Когда рентгеновские лучи проходят через кристалл, волны дифрагируют, и получается характерная интерференционная картина, которая показывает расположение атомов в кристалле. Это лабораторный метод, известный как рентгенодифракционный анализ. Если провести аналогичный эксперимент, пропуская через кристалл электроны вместо рентгеновских лучей, наблюдается аналогичное поведение.
Это экспериментальное доказательство того, что электроны это частицы, которые демонстрируют волнообразное поведение.
В макроскопическом мире объекты, которые достаточно велики, чтобы их видел невооруженным глазом, следуют правилам классической физики. Бильярдный шар,…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.