Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Аңламас Әйгерім ФЕК 181

Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы.

Молекулалық шоқтармен жүргізілген тәжірибелер.

Жоспар

Кіріспе

Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы. Дэвиссон және Джермер тәжірибелері.
Томсон және Тартаковский тәжірибелері.
Молекулалық шоқтармен жүргізілген тәжірибелер.

Кіріспе

Егер шариктермен ортасында сызығы бар қалқанды атқылайтын болса, бірнеше уақыт өткеннен кейін экранда біржолата спектес кескін пайда болады. Егер сызық санын екіге арттырып, шариктермен атқылайтын болса, экранда екі кескін пайда болады. Ал енді осы жерде толқындарға қарайтын болсақ толындар сызық арқылы өтіп таралады. Таралған бөлігі жоғары қарқындылықпен экранмен соқтығысады. Экрандағы жарық сызық толындардың соқтығысқан бөлігіндегі жоғары қарқындылықты көрсетеді. Ол біздің бірінші экспериментіміздегі кескінге ұқсас болып болып келеді. Бірақ біз екі сызық қоятын болсақ, толқындар бір бірімен қабаттасып экранда интерференцияланған кескінді көре аламыз. Экранда кейбір сызықтар басқаларына қарағанда жоғарырақ болады. Осылайша бөлшектерді екі сызық арқылы өткеретін болсақ екі кескін алатын боламыз. Ал толқындарда интерференциялық кескін алатын боламыз. Электрон атқыштан шыққаннан кейін оның атқышқа дейінгі бөлігін біз өте сезгіш аспаптармен бақылайтын боламыз. Бақылап отырғанымыздай электрон тек бір ғана сызық арқылы өтіп бірнеше уақыттан кейін біршама интерференцияланған кескінді аламыз. Бұл құбылыстардың барлығы бөлшектердң корпускулалық толқындық дуализммен түсіндіреміз.

Зат бөлшектері толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталуы. Дэвиссон, Джермер тәжірибелері.

К. Дэвиссон (1881-1958) Л. Д жермер (1896-1971) зат бөлшектерінің толқындық қасиетін электрондардың толқындық табиғатын электрон дифракциясы арқылы түсіндіру үшін алғашқылардың бірі болып тәжірибе жасады.

Тәжірибенің схемасын 1-ші суретте карастырсақ. Түсу бұрышы 50 ал үдеткіш кернеу 54В шағылысқан электрондардың максимумы көрінген. Ал 2-ші суретте полярлық диаграмма қарастырылған.

Алынған нәтижені келесі формулаға қойсақ

dsinɑ=λ (1)

d периодын 2-ші суретте келтірілген жазық дифракциялық тордан алынған максимум ретінде қарастыруға болады. Осы суретте келтірілген барлық қара нүкте сурет жазықтығына перпендикуляр тізбек проекциясын береді.

Тәжірбие иллюстрациясы

2-сурет

Тәжірибеден біз төмендегі бақылауларды ала аламыз:

Біз шашыраған электрондардың интенсивтілігінің өзгеруін шашырау бұрышын, θ өзгерту арқылы алдық.

Үдемелі потенциалдар айырымын өзгерту арқылы үдетілген кернеу 44В-дан 68 В-қа дейін өзгерді.

Электроның кинетикалық энергиясы , ал толқын ұзындығы -ға тең екенін біле отырып жаңа формула аламыз:

Шашырау бұрышы 50 ° болғандықтан, түсу және шағылу бұрыштары 25° болуы керек. Бұл дегеніміз, кристалдағы шағылыстыратын жазықтықтар кристалдың жоғарғы бетіне 25° бұрышпен көлбеу болады. Шағылысатын хрусталь жазықтықтар арасындағы d арақашықтық d = 215 sin 25° = 90, 9 нм. (6) формуланы пайдаланып mλ = 2dsinθ аламыз λ = 2 × 90, 9 sin65° = 165нм . Осылайша, өлшенген және болжанған толқын ұзындығы арасында сәйкестік орнатылады.

Бұл максимум жүйелі түрде орналасқан кристалл атомдарының әр түрлі қабаттарына шашыраған электрондардың сындарлы интерференциясы нәтижесінде пайда болды.

Сонымен, Дэвиссон Джермердің тәжірибесі электрондардың толқындық сипатын және де Бройльдің байланысын растайды.

Томсон және Тартаковский тәжірибелері

Зат бөлшектерінің толқындық қасиеттерін растайтын экспериментті 1928 жылы Джордж Паджет Томсон (1892-1975), сонымен қатар тәуелсіз түрде бір жыл бұрын Петр Савич Тартаковский (1895-1940) жүргізді.

Бұдан бұрын ғалымдар рентгендік құрлымдық анализде дамыған Дебай және Шеррер әдісін қолданған болатын. Дебай-Шеррер рентгенограммаларына алынған көрніс электрондардың жұқа поликристалды пленкадан өкенде пайда болатын кескінге ұқсастығын көрсетті.

Қыздырылған катодтан (1) шыққан (2) жылдам қозғалатын электрондар шоғы (3) поликаристалды пленкаға (алтын фальгаға) келіп соқтығысады. Электрондардың дифракцияланған шоғы (4) фотопластинкаға барып түседі. Нәтижесінде фотопластина бетінде бірнеше шеңберден (сақина) тұратын көрніс пайда болады. Пайда болған көрініс электронограмма 3-ші -суретте келтірілген.

Сонымен Джордж Томсон тәжірибесінің нәтижесінде электронның толқындық қасиеті жөніндегі де Бройль жорамалының дұрысғы тағыда дәлелденді.

Дж. Томсон өз тәжірибесінде алтын фольгамен жылдам қозғалатын электрондардың шоғын пайдаланса орыс физигі П. С. Тартаковский баяу қозғалатын электрондар шоғын алюминий фольгадан өткізіп жоғарыда көрсетілген тәжірибені жасау арқылы электрондар дифракциясын байқады. Міне тағыда зат бөлшектерінің толқындық табиғаты тәжірбие жүзінде дәлелденді.

Молекулалық шоқтармен жүргізілген тәжірибелер

Де Бройль атомдар мен молекулалардың толқындық қасиеті болуы қажет деп болжады. Штерн 1929 жылы өз адамдарымен жүргізген тәжірибесінде де Бройль болжамын нейтрал атомдар мен молекулалар үшін дұрыс кендігін көрді. Молекуланың де Бройль толқын ұзындығын бағалау үшін формула:

λ≃2π ℏ /√2 kTM .

осы алынған формуладан универсал тұрақтыларды сан мәндерімен алмастырсақ келесі өрнекті аламыз

λ≃3, 04 /√TM, нм .

Штерннің келтірген тәжірибесін келесі суреттен көреміз

LiF кристалл бетіне Т температурадағы пештен шығатын атомадар мен молекулалар бұрышпен түсіп шашырайды.