De Broglie ሞገድ። የ de Broglie የሞገድ ርዝመት እንዴት እንደሚወሰን፡ ቀመር

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በ1924 ወጣቱ ፈረንሳዊ ቲዎሬቲካል የፊዚክስ ሊቅ ሉዊስ ደብሮግሊ የቁስ ሞገዶችን ጽንሰ ሃሳብ ወደ ሳይንሳዊ ስርጭት አስተዋወቀ። ይህ ደፋር ቲዎሬቲካል ግምት የሞገድ-ቅንጣት ምንታዌነት (ሁለትነት) ንብረቱን ለሁሉም የቁስ መገለጫዎች - ለጨረር ብቻ ሳይሆን ለማንኛውም የቁስ አካል አራዝሟል። ምንም እንኳን ዘመናዊው የኳንተም ቲዎሪ “የቁስን ማዕበል” ከመላምቱ ደራሲ በተለየ መልኩ ቢረዳውም ይህ ከቁሳዊ ቅንጣቶች ጋር የተያያዘው አካላዊ ክስተት ስሙን ይይዛል - ደ ብሮግሊ ሞገድ።

የፅንሰ-ሀሳብ ልደት ታሪክ

በ1913 በN. Bohr የቀረበው የአቶም ከፊል ክላሲካል ሞዴል በሁለት ፖስቶች ላይ የተመሰረተ ነበር፡

1. በአተም ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን አንግል ሞመንተም (ሞመንተም) ምንም ሊሆን አይችልም። ሁልጊዜም ከ nh/2π ጋር ተመጣጣኝ ነው፣ n ማንኛውም ኢንቲጀር ከ 1 ይጀምራል እና h የፕላንክ ቋሚ ነው ፣ ይህም በቀመሩ ውስጥ መገኘቱ የንጥሉ ማዕዘናት ፍጥነት በግልፅ ያሳያል ።በቁጥር የተገመተ ስለዚህ፣ በአተሙ ውስጥ የተፈቀዱ ምህዋሮች ስብስብ አለ፣ ከእሱ ጋር ኤሌክትሮኖች ብቻ ሊንቀሳቀሱ ይችላሉ፣ እና በእነሱ ላይ በመቆየቱ አይበራም፣ ማለትም ሃይል አያጣም።
2. የአቶሚክ ኤሌክትሮን ልቀትን ወይም የኢነርጂ መምጠጥ ከአንድ ምህዋር ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ወቅት ሲሆን መጠኑ ከእነዚህ ምህዋሮች ጋር ከሚዛመደው የሃይል ልዩነት ጋር እኩል ነው። በተፈቀዱ ምህዋሮች መካከል ምንም መካከለኛ ግዛቶች ስለሌለ ጨረሩ እንዲሁ በጥብቅ ይለካል። ድግግሞሹ (ኢ₁ - ኢ₂)/ሰ ነው፣ ይህ በቀጥታ ከፕላንክ ቀመር ለሀይል E=hν ይከተላል።

ስለዚህ የቦህር አቶም ሞዴል ኤሌክትሮን በምህዋሩ ውስጥ እንዳይሰራጭ እና በመዞሪያቸው መካከል እንዳይሆን "ከለከለው" ነገር ግን እንቅስቃሴው በፀሐይ ዙሪያ እንዳለ ፕላኔት አብዮት እንደ ክላሲካል ተደርጎ ይወሰድ ነበር። De Broglie ኤሌክትሮን ለምን እንደ ባህሪው እንደሚሠራ ለሚለው ጥያቄ መልስ ፈልጎ ነበር። ተቀባይነት ያለው ምህዋር መኖሩን በተፈጥሯዊ መንገድ ማብራራት ይቻላል? ኤሌክትሮን ከአንዳንድ ሞገድ ጋር መያያዝ እንዳለበት ጠቁሟል. ይህ ሞገድ ኢንቲጀር ብዛት ጊዜ የሚመጥንባቸውን ምህዋሮች ብቻ “እንዲመርጥ” ያደረገው የእሱ መገኘት ነው። በBohr በተለጠፈው ቀመር ውስጥ የኢንቲጀር ኮፊሸንት ትርጉም ይህ ነበር።

ከሚለው መላምት የተከተለው ዴ ብሮግሊ ኤሌክትሮን ሞገድ ኤሌክትሮማግኔቲክ አይደለም፣ እና የማዕበሉ መለኪያዎች ባህሪይ መሆን ያለባቸው የቁስ አካል ብቻ ሳይሆን በአተም ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ብቻ አይደሉም።

ከአንድ ቅንጣት ጋር የተያያዘውን የሞገድ ርዝመት በማስላት ላይ

ወጣቱ ሳይንቲስት እጅግ በጣም አስደሳች የሆነ ሬሾ አግኝቷል፣ ይህም ይፈቅዳልእነዚህ የሞገድ ባህሪያት ምን እንደሆኑ ይወስኑ. የቁጥር ደ ብሮግሊ ሞገድ ምንድነው? የስሌቱ ቀመር ቀላል ቅጽ አለው: λ=h / p. እዚህ λ የሞገድ ርዝመት ነው እና p የንጥሉ ሞመንተም ነው። አንጻራዊ ላልሆኑ ቅንጣቶች ይህ ሬሾ λ=h/mv ተብሎ ሊጻፍ ይችላል፣እዚያም m ብዛት እና v የንጥሉ ፍጥነት ነው።

ይህ ቀመር ለምን የተለየ ፍላጎት እንዳለው በውስጡ ካሉት እሴቶች ማየት ይቻላል። ደ ብሮግሊ የቁስ አካልን እና ሞገድ ባህሪያትን - ሞመንተም እና የሞገድ ርዝመትን በአንድ ሬሾ ማዋሃድ ችሏል። እና የፕላንክ ቋሚ ያገናኛቸዋል (እሴቱ በግምት 6.626 × 10^-27 erg∙s ወይም 6.626 × 10^-34 J∙ ሐ) ስብስቦች የቁስ ሞገድ ባህሪያት የሚታዩበት ልኬት።

"የቁስ ሞገዶች" በማይክሮ እና ማክሮ አለም

ስለዚህ የቁስ አካል ፍጥነቱ (ጅምላ፣ ፍጥነት) በጨመረ ቁጥር ከእሱ ጋር የተያያዘው የሞገድ ርዝመት አጭር ይሆናል። ይህ የማክሮስኮፕ አካላት የተፈጥሮን ሞገድ አካል የማያሳዩበት ምክንያት ነው. እንደ ምሳሌ፣ ለተለያዩ ሚዛኖች ዕቃዎች የዲ ብሮግሊ የሞገድ ርዝመትን ማወቅ በቂ ነው።

• ምድር። የፕላኔታችን ክብደት 6 × 10²⁴ ኪሎ ግራም ያህል ነው፣ ከፀሐይ አንፃር የምህዋር ፍጥነት 3 × 10⁴ m/s ነው። እነዚህን እሴቶች በቀመር በመተካት (በግምት): 6, 6 × 10^-34/(6 × 10²⁴ × 3 × 10 4^{)=3.6 × 10}-63 ^{ሜትር የ"የምድር ማዕበል" ርዝመት የሚጠፋው ትንሽ እሴት እንደሆነ መረዳት ይቻላል።. ለማንኛውም የመመዝገቢያ ዕድል እንኳን የለምየርቀት ቲዎሬቲካል ግቢ።}
• 10^-11 ኪሎ ግራም የሚመዝን ባክቴሪያ በ10^-4 m/s ፍጥነት የሚንቀሳቀስ። ተመሳሳይ ስሌት ከሰራን፣ ከትንንሽ ህይወት ያላቸው ፍጥረታት የአንዱ ደ ብሮግሊ ሞገድ 10^-19 m ርዝመት እንዳለው ማወቅ ይችላል - እንዲሁም ለመለየት በጣም ትንሽ ነው።.
• ክብደት 9.1 × 10^-31 ኪግ ያለው ኤሌክትሮን። ኤሌክትሮን በ1 ቮ ልዩነት ወደ 10⁶ m/s ፍጥነት ይፍጠን። ከዚያም የኤሌክትሮን ሞገድ የሞገድ ርዝመት በግምት 7 × 10^-10 ሜትር ወይም 0.7 ናኖሜትር ይሆናል ይህም ከኤክስ ሬይ ሞገድ ርዝመት ጋር የሚወዳደር እና ለመመዝገብ ምቹ ነው።

የኤሌክትሮኖች ብዛት ልክ እንደሌሎች ቅንጣቶች በጣም ትንሽ ነው፣ የማይደረስ ነው፣የተፈጥሮቸው ሌላኛው ክፍል የሚታይ ይሆናል - ሞገድ።

የስርጭት መጠን

እንደ ማዕበል እና የቡድን ፍጥነት ያሉ ጽንሰ-ሀሳቦችን ይለዩ። ደረጃ (የተመሳሳይ ደረጃዎች ወለል የመንቀሳቀስ ፍጥነት) ለ ደ Broglie ሞገዶች ከብርሃን ፍጥነት ይበልጣል። ይህ እውነታ ግን ከአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብ ጋር ይቃረናል ማለት አይደለም ምክንያቱም ደረጃው መረጃ ሊተላለፍባቸው ከሚችሉት ነገሮች ውስጥ አንዱ ስላልሆነ በዚህ ጉዳይ ላይ የምክንያትነት መርህ በምንም መልኩ አይጣስም።

የቡድን ፍጥነት ከብርሃን ፍጥነት ያነሰ ሲሆን በመበታተን ምክንያት ከተፈጠሩት የበርካታ ሞገዶች የሱፐርፖዚሽን (ሱፐርፖዚሽን) እንቅስቃሴ ጋር የተያያዘ ሲሆን የኤሌክትሮን ወይም የሌላውን ፍጥነት የምታንፀባርቅ እሷ ነች። ማዕበሉ የተያያዘበት ቅንጣት።

የሙከራ ግኝት

የዲ ብሮግሊ የሞገድ ርዝመት መጠን የፊዚክስ ሊቃውንት ስለ ቁስ ሞገድ ባህሪያት ያለውን ግምት የሚያረጋግጡ ሙከራዎችን እንዲያካሂዱ አስችሏቸዋል። የኤሌክትሮን ሞገዶች እውነት ናቸው ለሚለው ጥያቄ መልሱ የእነዚህን ቅንጣቶች ዥረት ልዩነት ለማወቅ ሙከራ ሊሆን ይችላል። ለኤክስ ሬይ በሞገድ ርዝመት ወደ ኤሌክትሮኖች የሚጠጋው, የተለመደው የዲፍራክሽን ፍርግርግ ተስማሚ አይደለም - ጊዜው (ይህም በጭረት መካከል ያለው ርቀት) በጣም ትልቅ ነው. የአቶሚክ ኖዶች የክሪስታል ላቲስ ተስማሚ የጊዜ መጠን አላቸው።

ቀድሞውንም በ1927 ኬ. Davisson እና L. Germer የኤሌክትሮን ስርጭትን ለመለየት ሙከራ አቋቋሙ። አንድ ኒኬል ነጠላ ክሪስታል እንደ አንጸባራቂ ፍርግርግ ያገለግል ነበር፣ እና የኤሌክትሮን ጨረር በተለያዩ ማዕዘኖች የሚበተንበት መጠን በ galvanometer በመጠቀም ተመዝግቧል። የተበታተነው ተፈጥሮ ግልጽ የሆነ የስርጭት ንድፍ አሳይቷል፣ ይህም የዲ ብሮግሊ ግምትን አረጋግጧል። ከዴቪሰን እና ገርሜር ገለልተኛ ሆኖ፣ ጄ.ፒ. ከተወሰነ ጊዜ በኋላ የዲፍራክሽን ጥለት መልክ ለፕሮቶን፣ ኒውትሮን እና አቶሚክ ጨረሮች ተመስርቷል።

እ.ኤ.አ. ፣ እና የሞገድ ባህሪያቱ የኤሌክትሮኖች ናቸው እንደዚው።

ስለ "የቁስ ሞገዶች" የሃሳቦች እድገት

L. de Broglie ራሱ ማዕበሉን አስቦታል።እውነተኛ አካላዊ ነገር፣ ከቅንጣት ጋር በማይነጣጠል ሁኔታ የተሳሰረ እና እንቅስቃሴውን የሚቆጣጠር እና “የፓይለት ሞገድ” ብሎታል። ነገር ግን፣ ቅንጣቶችን እንደ ክላሲካል አቅጣጫ ጠቋሚ ነገሮች መቁጠሩን ሲቀጥል፣ ስለእነዚህ ሞገዶች ተፈጥሮ ምንም ማለት አልቻለም።

የዴ ብሮግሊ ሀሳቦችን በማዳበር ኢ.ሽሮዲንግገር የቁስ አካልን ሙሉ በሙሉ ሞገድ ተፈጥሮ ወደሚለው ሀሳብ መጣ። በ Schrödinger ግንዛቤ ውስጥ ያለ ማንኛውም ቅንጣት የታመቀ የሞገድ ጥቅል ነው እና ምንም ተጨማሪ ነገር የለም። የዚህ አቀራረብ ችግር በተለይም እንደዚህ ያሉ የማዕበል እሽጎች በፍጥነት መስፋፋት በጣም የታወቀው ክስተት ነበር. በተመሳሳይ ጊዜ እንደ ኤሌክትሮን ያሉ ቅንጣቶች በጣም የተረጋጉ እና በህዋ ላይ "አይቀባጥሩም"።

በ20ዎቹ አጋማሽ በ20ኛው መቶ ክፍለ ዘመን ሞቅ ባለ ውይይቶች ኳንተም ፊዚክስ በቁስ ገለፃ ላይ ኮርፐስኩላር እና ሞገድ ንድፎችን የሚያስማማ አካሄድ ፈጠረ። በንድፈ ሀሳብ ፣ እሱ በ M. Born የተረጋገጠ ነው ፣ እና የእሱ ይዘት በጥቂት ቃላት እንደሚከተለው ሊገለፅ ይችላል-የዲ ብሮግሊ ሞገድ በተወሰነ ጊዜ ውስጥ በተወሰነ ቦታ ላይ ቅንጣትን የማግኘት እድል ስርጭትን ያንፀባርቃል። ስለዚህ, የፕሮባቢሊቲ ሞገድ ተብሎም ይጠራል. በሂሳብ, በ Schrödinger wave ተግባር ይገለጻል, መፍትሄው የዚህን ሞገድ ስፋት መጠን ለማግኘት ያስችላል. የ amplitude ሞጁሎች ካሬ እድሉን ይወስናል።

የዴ ብሮግሊ ሞገድ መላምት ዋጋ

በ1927 በN. Bohr እና W. Heisenberg የተሻሻለው ፕሮባቢሊቲካዊ አካሄድ ተፈጠረ።ምንም እንኳን ጉዲፈቻው ለሳይንስ የተሰጠው ምስላዊ-ሜካኒካዊ ፣ ምሳሌያዊ ሞዴሎችን በመተው ወጪ ቢሆንም የኮፐንሃገን ትርጓሜ ተብሎ የሚጠራው ፣ እጅግ በጣም ውጤታማ ሆነ። እንደ ታዋቂው "የመለኪያ ችግር" ያሉ በርካታ አወዛጋቢ ጉዳዮች ቢኖሩም የኳንተም ቲዎሪ ከበርካታ አፕሊኬሽኖቹ ጋር ተጨማሪ እድገት ከኮፐንሃገን ትርጓሜ ጋር የተያያዘ ነው።

ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ለዘመናዊው የኳንተም ፊዚክስ የማይታበል ስኬት መሠረቶች አንዱ የዴ ብሮግሊ ድንቅ መላምት ከመቶ ዓመት በፊት ስለ "ቁስ ሞገዶች" ቲዎሬቲካል ግንዛቤ እንደነበር መታወስ አለበት። ዋናው ነገር ምንም እንኳን በዋናው አተረጓጎም ላይ ለውጦች ቢደረጉም, ምንም እንኳን የማይካድ ሆኖ ይቆያል: ሁሉም ቁስ አካል ሁለት ተፈጥሮ አለው, ልዩ ልዩ ገፅታዎች ሁልጊዜም እርስ በርስ ተለይተው የሚታዩ ናቸው, ሆኖም ግን በቅርበት የተሳሰሩ ናቸው.