Введение

Когда мы говорим о волнах, то представляем себе, прежде всего волны на поверхности воды или поперечные волны, бегущие в упругом шнуре при периодическом сотрясении его конца. Какова бы, однако, ни была природа волн, распространение их следует одинаковым законам.

Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля, которые распространяются в пространстве как электромагнитная волна. После исследования М. Планком законов теплового излучения тел в науку вошло представление о «световых порциях» - квантах электромагнитного поля. Эти кванты - фотоны - во многом похожи на частицы (корпускулы): они обладают определённой энергией и импульсом, взаимодействуют с веществом как целое. В то же время давно известны волновые свойства электромагнитного излучения - они проявляются, напр., в явлениях дифракции и интерференции света. Таким образом, можно говорить о двойственной природе света, о корпускулярно-волновом дуализме.

В данной курсовой работе излагается гипотеза де-Бройля о двойственной природе микрочастиц, а также основные эксперименты, подтверждающие корпускулярно-волновой дуализм материальных частиц.

Целью исследования курсовой работы является изучение волн де-Бройля о двойственной природе микрочастиц.

Объектом и предметом исследования экспериментальное подтверждение гипотезы волн де-Бройля.

Для реализации основной цели исследования были поставлены и решены следующие задачи:

· изучение гипотезы де-Бройля;

· изучение экспериментальных подтверждения гипотезы де-Бройля.

Метод исследования:

· анализ научных статей, литературы по общему курсу физики.

1,Гипотеза де-Бройля

Дуализм «волны-частицы» был установлен, прежде всего, при изучении природы света. В 1924 г. Луи де-Бройль, пытаясь выйти из затруднений, связанных с этим дуализмом, выдвинул смелую гипотезу, что дуализм не является особенностью одних только оптических явлении, но имеет универсальное значение. «В оптике, -- говорит он, -- в течение столетия слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению с волновым; не делалась ли в теории материи обратная ошибка? Не думали ли мы слишком много о картине «частиц» и не пренебрегали ли чрезмерно картиной волн»? Таков был вопрос, поставленный де - Бройлем.

Допуская, таким образом, что материальные «частицы» наряду с корпускулярными свойствами имеют также и волновые, де - Бройль перенес на случай материальных «частиц» правила перехода от одной картины к другой, с которыми мы уже неоднократно встречались, рассматривая дуализм «волны частицы» в оптике. Пусть мы имеем материальную «частицу» (например, электрон) с массой m, движущуюся в отсутствии поля, т. е. равномерно со скоростью v. В корпускулярной картине мы приписываем частице энергию Е и импульс р; в волновой картине мы имеем дело с частотой со и длиной волны X. Если обе эти картины являются различными аспектами одного и того же объекта, то связь между характеризующими их величинами устанавливается соотношениями:

(1)

и

(2)

где - постоянная Планка, деленная на .

В случае оптических явлений использовали соотношение (2) для определения импульса фотона, который представляет собой частицу с массой покоя, равной нулю, движущегося со скоростью света с. Для материальных частиц то же соотношение по де - Бройлю дает длины волны тех плоских монохроматических волн, которые сопоставляются этим частицам: .

В случае частиц с массой покоя не равной нулю, , причем для малых скоростей, то есть постоянная, а для скоростей, сравнимых со скоростью света, релятивистская масса: зависит от скорости. Итак для «частиц» с массой покоя, не равной нулю, по де - Бройлю:

(3)

Если волновой вектор с абсолютным значением , то на основании выражения (2), получим:

; ; ; (4)

Формула плоской волны, описывающих движение свободных материальных «частиц», имеет поэтому следующий вид:

(5)