Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы

3.2.1. Дэвиссон және Джермер тәжірибелері. Бөлшектердің толқындық қасиеттері анық байқалған тәжірибелерге америка физиктері К. Дэвиссон (1881-1958) және Л. Джермер (1896-1971) тәжірибелері жатады (1927ж).

1.Тәжірибе схемасы 3.1 – суретте көрсетілген 50⁰ және үдеткіш кернеу U - 54 В болғанда шағылган электрондардың әсіресе айқын максимумы байқалған, ол полярлық диграмма түрінде 3.2 а – суретте көрсетілген.

Осы максимум мына формулаға сәйкес

(3.6)

периоды жоғарғы келтірілген жазық дифракциялық тордан алынған бірінші интерференциялық максимум ретінде түсіндіруге болады: бұл 3.2б – суретте корінеді. Осы суреттегі әрбір қара ноқат сурет жазықтығына перпендикуляр түзу бойында орналасқан атомдар тізбегінің проекциясын береді. периоды тәуелсіз жолмен, мысалы, рентген сеулелерінің дифракциясы бойынша анықтап алуға болады.

(3.5) формула бойынша есептелінген U - 54 В үшін дебройльдық толқын ұзындығы 0,167 нм –ге тең. Осыған сәйкес (3.6) формуладан табылған толқын ұзындығы болса, ол 0,165 нм – ге тең. Осы дәл келуден алынған нәтижені де Бройль жорамалының расталуы ретінде қабылдау керек.

2. Дэвиссон және Джермердің басқа тәжірибелерінде түсу бұрышын тұрақты етіп, (демек, 0 ) алып, үдеткіш кернеудің әртүрлі мәндерінде шағылған электорндық шоқтың интенсивтілігін өлшенген.

Теориялық тұрғыданиосы жағдайда рентген сәулелерінің кристалдан шығылуына ұқсас интерференциялық шағылу максимумдары байқауы тиіс. Тәжірибе кезінде және d мәндері тұрақты етіліп алынатындықтан (3.6) формуласынан

n (3.7)

болатындығы шығады, яғни шағылу максимумдары болатын мәндері n 1,2... бүтін сандарына пропорционал басқаша айтқанда, бір – бірінен бірдей қашықтықтарда болулары тиіс, мұнда U Вольтпен, ал d нанометрмен алынған.

3.3- суретте Дэвиссон мен Джермердің никель монокристалымен жүргізілген (, d 0,203 нм) тәжірибелеріндегі алынған қисықтар келтірілген.

3.2.2. Томсон және Тартаковский тәжірибелері. Рентген сәулелері үшін Дебай және Шеррер ұсынған әдісті қолданып, Дж. Томсон және С.Тартаковский (1928ж.) жұқа поликристалдық пленкалар арқылы электрондар өткенде пайда болатын дифракциялық көрініс дәл Дебай – Шеррер рентгенограммалары сияқты болатындығын көрсетті. Тәжірибе схемасы 3.4 – суретте кескінделген.

Шапшаң электрондардың (1) жіңішке шоғы жұқа (2) поликристалдық пленканы атқылайды. Дифракцияланған (3) электрондар шоғы (4) фотопластинкаға түседі. Сонда бұл пластинканың бетінде орталығында тұтасқан дағы бар бірнеше концентрлік шеңберлер түріндегі көрініс пайда болады. Осы электронограмма 3.5 – суретте көрсетілген.

Сөйтіп Дж. Томсон тәжірибелерінің нәтижелері электронның толқындық табиғаты жөніндегі де Бройль гипотезасының дұрыс екендігін көрсетті.

Дж.Томсон тәжірибелерінде шапшаң электрондар шоғы пайдаланғандағы айтылған болатын. Ал орыс физигі П.С. Тартаковский баяу қозғалатын электрондар шоғын жұқа слюда, алюминий пленкадан өткізіп, жоғарыда айтылғандай дифракция құбылысы байқады. Сонымен тәжірибе жүзінде электорнның толқындық табиғаты толық дәлелденді.

3.2.3.Молекулалық шоқтармен жүргізілген тәжірибелер. Де Бройль жорамылына с»йкес кез келген материалдық бөлшектердің, соның ішінде атомдар мен молекулардың толқындық қасиеттері болуға тиіс. 1929ж. Штерн және оның қызметкерлері жүргізілген тәжірибелері де Бройль жорамалының нейтрал атомдар (Не) мен молекулар (Н₂) үшін дұрыс екендігі көрсетті.

Молекуланың де Бройль толқын ұзындығын бағалау үшін формула:

Осы өрнектегі универсал тұрақтыларды сандық мәтіндерімен алмастырамыз, сонда

нм.

Мысалы, Н₂ жағдайында М болады, – протон массасы. Егер Т болса, онда Осы мысалдан жеңіл атомдар немесе молекулалар үшін де Бройль толқын ұзындығы криталдық тордың атомдық жазықтарының аралығымен шамалас екендігі көрінеді. Сондықтан тәжірибенің сәтті болатынына үміттенуге болады. Осылай болды да тәжірибелерге атомдар мен молекулалардың толқындық қасиеттері байқалды. Штерн тәжірибелерінің схемасы 3.6 – суретте көрсетілген.

Т температурадағы пештен шығатын атомдар немесе молекулалар ағыны LiF кристалының бетіне бұрышпен түсіп, шашыраған.

Сутегі молекуласының дифракциясы да LiF кристалында байқалды. Сутегі молекуласы үшін интенсивтіліктің таралу қисығының түрі 3.7 – суреттегідей болды.

Сонымен тәжірибе жүзінде толқындық қасиеттер тек электронның ерекшелігі емес, дәл осындай дәрежеде атом және молекулаларға тән қасиет екендігі көрсетілді.

4- дәріс. Шредингер теңдеуі. Кванттық теориядағы күй түсінігі және оны толқындық функция арқылы бейнелеу. Суперпозиция принципі. Шредингерт теңдеуі. Стационар күйлер. Квантталу.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: