Гипотеза де Бройля. (Волновые свойства микрочастиц

(Волновые свойства микрочастиц. Дуализм материи)

Идеи Эйнштейна о двойственности корпускулярно-волновой природы излучения натолкнули французского ученого де Бройля на мысль об аналогичной двойственной природе электронов и других движущихся частиц. Де Бройль предположил, что между корпускулярными и волновыми характеристиками электрона существует точно такая же связь, как между соответствующими характеристиками фотона (1924 г.). Так, для фотона:

(4.1)

В соответствии с гипотезой де Бройля для электрона можно записать:

или , (4.2)

где m - масса частица, v - скорость ее движения.

Если частицы движутся со скоростями, близкими к скорости света в вакууме, то необходимо учитывать, что , b =v/c.

Оценим длину волны де Бройля для электронов, ускоренных электрическим полем с разностью потенциалов U, не превышающей 10кВ. В этом случае масса электрона практически не отличается от массы покоя m₀.

Кинетическая энергия электрона равна:

m₀v²/2=еU.

Откуда следует: v= (4.3)

Подставляя в (4.2) формулу для v, находим

(4.4)

Для рассматриваемых нами ускоряющих потенциалов длины волн летящих электронов составляют 10 ÷ 0,1 , т.е. меняются в диапазоне обычных рентгеновских лучей. Поэтому дифракция электронов может наблюдаться на дифракционной решетке с периодом порядка . Также как и для рентгеновских лучей, дифракцию электронов можно пытаться обнаружить с помощью кристаллической решетки. Такие опыты были поставлены в 1927 г. Дэвисоном и Джермером.

Заметим, что для макроскопических тел (например, движущегося шарика, летящей пули), имеющих огромную массу по сравнению с массой электрона, длина волны де Бройля, рассчитанная по формуле (З), оказывается столь мала, что ее невозможно обнаружить экспериментально.