Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7: Хвилі матерії

Ми починаємо наше вивчення квантової механіки з обговорення дифракції, яку зазнали рентгенівські промені та електрони, коли вони взаємодіють з кристалом. Рентгенівські промені - це форма електромагнітного випромінювання з довжинами хвиль, порівнянними з відстанями між атомами. Розсіювання від атомів у регулярній кристалічній структурі призводить до інтерференційної картини, яка багато в чому схожа на малюнок з дифракційної решітки. Спочатку ми розробляємо закон Брегга для дифракції рентгенівських променів від кристала. Потім описані дві практичні методи для рентгенівської дифракції.

Виявляється, електрони мають хвилеподібні властивості і також піддаються дифракції Брегга кристалами. Таким чином, дифракція Брегга забезпечує вирішальний міст між світами хвиль і частинок. За допомогою цього мосту ми впроваджуємо класичні ідеї імпульсу та енергії, пов'язуючи їх із хвильовим вектором та частотою хвилі. Властивості хвиль також породжують принцип невизначеності Гейзенберга.

У таблиці 7.1 наведена таблиця Нобелівських премій, пов'язаних з ідеями, представленими в цьому розділі. Це дає нам відчути хронологію цих відкриттів і вказує на те, наскільки вони були важливими для розвитку фізики на початку 20 століття.

Таблиця 7.1: Вибрані лауреати Нобелівської премії, рік нагородження та внесок.
Рік Одержувач Внесок
1901 Рентген В.К. Відкриття рентгенівських променів
1906 Дж. Томсон Відкриття електрона
1914 М. фон Лауе Рентгенівська дифракція в кристалах
1915 В. та Брегг Рентгенівський аналіз кристалічної структури
1918 Планк М. Квантування енергії
1921 Ейнштейн А.А. Фотоелектричний ефект
1922 Бор Н.А. будова атомів
1929 Л.-В. де Брольє Хвильова природа електронів
1932 Гайзенберг В.А. Квантова механіка
1933 Шредінгер і Дірак Атомна теорія
1937 Девіссон і Томсон Дифракція електронів у кристалах

Мініатюра: Електронна дифракційна картина того ж кристала неорганічного оксиду танталу, показана вище. Зверніть увагу, що тут набагато більше дифракційних плям, ніж у дифрактограмі, розрахованій на EM-зображенні вище. Дифракція поширюється на 12 порядків уздовж напрямку 15 Å і 20 порядків у перпендикулярному напрямку. (Cc BY-SA 3.0; SVEN.Hovmoeller через Вікіпедію)