Элементар бөлшектердiң толқындық қасиеттерi. Корпускулалы-толқындық дуализм. Зат және өрiс

Опубликовано Опубликовано в рубрике Кванттық физика

Жоғарыдағы қарастырылған құбылыстар жарық қасиетiндегi екiжақтылықты көрсетедi. Бiр жағынан интерференция, дифракция және диперсия тәрiздi құбылыстар жарықтың толқындық қасиетiн дәлелдесе, екiншi жағынан шымқай қара дененiң сәуле шығаруы, фотоэффект тәрiздi құбылыстар жарықтың фотондар деп аталатын бөлшектерден (корпускулалардан) тұратынына нұсқайды. Жарық қасиетiнен осылай әрi толқындық, әрi корпускулалық қаситеттердiң байқалуы корпускулалы толқындық дуализм деп аталады. Корпускулалы толқындық дуализм жарық қасиетiнiң әдеттегi классикалық физикадағыдай көрнектiлiкке ие емес екендiгiн көрсетедi. Физиканың одан әрi даму барысында мұндай екi жақты қасиет тек жарық табиғатына ғана тән емес екенi байқалды. Осымен байланысты француз ғалымы Луи де-Бройль мынадай болжам ұсынды. Корпускулалы-толқындық дуализм тек жарыққа ғана тән емес, ол материяның iргелi қасиетi. Өз кезегiнде керiсiнше элементар бөлшектердiң де толқындық қасиетi болады.

6.4 – сурет

Бұл аса батыл болжам болатын. Бiрақ көп уақыт өтпей-ақ бұл болжамның рас екендiгi тәжiрибе жүзiнде дәлелдендi. Электрондардың никельдiң кристалдарынан шашырауын зерттеу барысында Девиссон және Джермер шашыраған электрондардың рентген сәулелерi тәрiздi дифракциялық заңдылықпен таралатынын анықтады (6.4 – сурет). Мына жердеДж. Томсонның тәжiрибесiндегi жұқа алтын қабырғадан электрондар өткенде дифракция байқалатыны көрсетiлген.

 

Корпускулалы-толқындық дуализм физикалық нысандардың бiр-бiрiне ұқсамайтын қасиеттерiнiң диалектикалық бiрлiгi болып табылады. Қарастырып отырған нысан бiреу болғандықтан бұл бiр ғана нысанның әртүрлi қасиеттердi сипаттайтын физикалық шамалар бiр-бiрiмен қандай да бiр байланыста болуы тиiс. Шындығында да солай. Жарықты толқын, әрi бөлшек ретiнде сипаттайтын физикалық шамаларды байланыстыратын бұл өрнектердi алғаш рет француз ғалымы де Бройль алған. Осымен байланысты де Бройль қатынастары деп аталатын бұл өрнектер мынадай:

(6.7)

 

Мұндағы  Дж·с, ω – циклдiк жиiлiк, – толқынның таралу бағытымен бағытталған, модулi 2π/λ-ға тең толқындық вектор. Бұл (6.7) қатынастарында физикалық нысандардың толқындық қасиетiн сипаттайтын ω және  шамаларының корпускулалық қасиеттi сипаттайтын ε және  шамаларымен Планк тұрақтысы арқылы байланысып тұруының терең физикалық мағанасы бар. Бұл Планк тұрақтысының физикада iргелi роль атқаратынының белгiсi.