Fale materii
Z Wikipedii
Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to, alternatywny w stosunku do klasycznego (czyli korpuskularnego), sposób opisu obiektów materialnych. Według hipotezy de Broglie'a dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek, albo jako fala (materii). Obserwuje się efekty potwierdzające falową naturę materii w postaci dyfrakcji cząstek elementarnych a nawet całych jąder atomowych.
Wzór pozwalający wyznaczyć długość fali materii dla cząstki o określonym pędzie ma postać
gdzie:
- λ - długość fali cząstki,
- h - stała Plancka,
- p - pęd cząstki.
Korpuskularno-falowa natura materii jest jednym z głównych aspektów mechaniki kwantowej: każdy obiekt materialny może przejawiać naturę falową, co oznacza, że może podlegać zjawiskom dyfrakcji i interferencji.
Stosunkowo łatwo jest zaobserwować efekty falowe w przypadku cząstek lekkich, np. elektronów (małe obiekty przejawiają właściwości falowe). Dyfrakcję i interferencję fal elektronów można uzyskać wykorzystując technikę zbliżoną do metod znanych z krystalografii rentgenowskiej.
Dzięki temu, że długość fali materii dla elektronu jest bardzo mała w porównaniu z długością fali światła, elektrony doskonale nadają się do obserwacji małych obiektów. Zostało to wykorzystane m.in. do budowy mikroskopu elektronowego, który ma wielokrotnie wyższą rozdzielczość od mikroskopu optycznego.
Powyższe rozważania dotyczą ruchu swobodnego cząstek (którym odpowiadałyby fale płaskie). W realnych przypadkach cząstce należy przypisać pewną grupę fal materii, tzw. paczkę falową. Pełny i ścisły obraz falowego aspektu materii daje mechanika kwantowa nazywana czasem mechaniką falową, gdzie mówi się o falach prawdopodobieństwa zamiast o falach materii.
Spis treści |
[edytuj] Przykład dla obiektu makroskopowego
Obiekty makroskopowe też można traktować jak falę materii, ale długość takiej fali jest tak mała, że staje się niemierzalna. Mówi się, że obiekty makroskopowe nie ujawniają swoich własności falowych. Na przykład można obliczyć, że dla człowieka o masie 50 kg poruszającego się z prędkością 10 km/h długość fali materii równa jest
Wartość ta jest tak mała, że nie sposób wykryć falowych własności człowieka.
[edytuj] Historia odkrycia
[edytuj] Hipoteza de Broglie'a
Pomysł opisu cząstek za pomocą fal pochodzi od Louisa de Broglie'a, który w 1924 roku uogólnił teorię fotonową efektu fotoelektrycznego. W tym czasie wiedziano już, że na potrzeby opisu niektórych zjawisk fizycznych, każdą falę elektromagnetyczną można traktować jako strumień cząstek - fotonów. Fotonom, mimo że nie mają masy, można przypisać pęd
gdzie λ - długość fali fotonu.
Propozycja De Broglie'a polegała na odwróceniu rozumowania - aby każdej cząstce o różnym od zera pędzie przypisać falę, o określonej długości i częstotliwości. Zgodnie z tym, de Broglie zaproponował odwrócenie zależności między pędem a długością fali, znanej dla fotonu, tak aby długość fali była wyrażona przez pęd cząstki. Hipoteza ta nie miała żadnych podstaw doświadczalnych i była czysto logiczną spekulacją.
[edytuj] Potwierdzenie doświadczalne
Mniej więcej w tym samym czasie, gdy de Broglie opublikował swoją koncepcję, Clinton Joseph Davisson i Lester Germer w USA badali zjawisko rozpraszania elektronów w Bell Labs. W 1926 r. Walter M. Elsasser, analizując wyniki ich badań, zaproponował takie dobranie parametrów eksperymentu, aby można było sprawdzić słuszność hipotezy de Broglie'a. Doświadczenie zostało przeprowadzone w roku 1927. Davisson i Germer jako pierwsi zaobserwowali wówczas dyfrakcję elektronów na krysztale niklu. Wyniki te potwierdził później George P. Thomson w Szkocji, za co w roku 1937 cała trójka otrzymała nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
| Prezydent wbija klin między Tuska i Pawlaka |
Problemy w koalicji. PO przekłada głosowanie nad prezydenckim wetem do ustawy o Krajowej Szkole Sądownictwa i Prokuratury, bo PSL bierze stronę Lecha Kaczyńskiego |
| Mniejszy klub PiS |
Poseł Andrzej Walkowiak opuścił klub PiS i przeszedł do założonego przez b. posłów PiS koła Polska XXI. |
| Sześciolatki do szkoły? Stop! |
Sześciolatki pójdą obowiązkowo do szkół dopiero w 2012 r. A miały już w 2009 r. MEN się upiera, że to lifting reformy |
| Wywozili dopalacze |
Z centralnego magazynu firmy zaopatrującej sklepy z tzw. dopalaczami próbowano wczoraj wywieźć cały towar. Interweniowała policja. |
| Jedzie Trójka do prezesa |
Radiowa ”Jedynka” już nie chce jeździć do Jarosława Kaczyńskiego nagrywać wywiadów. Zaprosiła prezesa do rozmowy na żywo. A tego prezes nie lubi |
| BBN krytykuje zmiany w armii |
Mam nadzieję, że prezydent zaakceptuje mój projekt reformy dowodzenia siłami zbrojnym - mówił wczoraj minister obrony Bogdan Klich. - Ten projekt to głupota - odpowiada Witold Waszczykowski z prezydenckiego BBN. |
| Nuncjusz Kowalczyk nadal lustrowany |
Abp Józef Kowalczyk przekazał oficerowi wywiadu informację o różnicy zdań hierarchów na temat pielgrzymki Jana Pawła II do Polski w 1983 r. - twierdzi wczorajsza „Rzeczpospolita”. |
| Akta Pruszkowa na ulicy |
Ponad cztery tysiące dokumentów z trzech prokuratur - w Pruszkowie, Warszawie i Rzeszowie - leżało na chodniku w podwarszawskim Komorowie. |
| Pożar kamienicy przy ulicy Struga 32 |
Około 30 osób ewakuowano z dwóch budynków przy radomskiej ulicy Struga. Przyczyną pożaru był prawdopodobnie wybuch butli z gazem. |
| Skoczył do Wisły. Zmarł z wyziębienia |
Policjanci i strażacy wyciągnęli z Wisły mężczyznę, który skoczył z Mostu Łazienkowskiego. Wyziębiony, w ciężkim stanie odwieziony został do szpitala. Zmarł po godzinie 21. |
