De Broyl tenglamasining ta'rifi

de Broyl tenglamasining ta'rifi

Ham Broglie tenglama to'lqin xususiyatlarini tasvirlab berish uchun ishlatiladigan bir tenglama deb materiya , xususan, to'lqin tabiati elektronlar :

λ = h / mv ,

λ to'lqin uzunligi bo'lgan, h Plank ning doimiy emas, m ommaviy bir zarralari,

de Broyl tezlikda harakatlanib , zarrachalar to'lqinlarning xususiyatlarini namoyish qilishi mumkin degan fikrni ilgari surdi.

De-Broyl gipotezasi Jorj Paget Tomsonning katod nurlari difraksiyasi tajribasida va elektronlarga maxsus tatbiq etilgan Devisson-Germer tajribasida modda to'lqinlari kuzatilganda aniqlandi. O'shandan beri de-Broyl tenglamasi elementar zarralar, neytral atomlar va molekulalarga taalluqli ekanligi isbotlangan.

Heisenberg va kvant mexanikasi

Tezlikni qanchalik yaxshi bilsak, vaziyatni bilish shunchalik qiyin bo'ladi. Va vaziyatni qanchalik yaxshi bilsak, tezlikni bilish shunchalik qiyin bo'ladi. Bu noaniqlik printsipi. Kvant mexanikasi kichkina subatomik dunyo fizikasini o'rganadi. Ma'lum bo'lishicha, bu mayda tarozida hamma narsa kundalik hayotda bo'lgani kabi turlicha ishlaydi. Kvant mexanikasining asoslari 20-asrning boshlarida Eynshteyn va Plank kabi odamlar tomonidan asos solingan. Ammo keyin ko'p ish kutilmoqda: g'oyalarni tenglamalar va qonunlarga aylantirish. Bu ish bir necha o'n yillar davom etadi va Heisenberg bu vaqt ichida asosiy shaxs bo'lgan.

Heisenberg bu tenglamalarni faqat eksperimental ravishda o'lchab bo'ladigan miqdorlarni o'z ichiga olishni talab qildi: spektral chiziqlarning chastotalari va ularning intensivligi. Shu asosda u nazariy jihatdan “atomdagi elektronlarning traektori” tushunchasini, umuman, kuzatib bo'lmaydigan miqdor sifatida chiqarib tashladi. Shreddinger ham traektoriya tushunchasini ishlatmagan, ammo u tenglamasini be-funktsiya uchun yozgan, uni o'lchab bo'lmaydi va uning ma'nosi, hattoki o'zi uchun ham noma'lum.

Kvant mexanikasini qabul qilmagan va voqelikni deterministik va bashorat qilinadigan deb hisoblagan odamlar umuman noaniqlik printsipini yoqtirishmagan. Kvant mexanikasining tug'ilishida ishtirok etgan Eynshteyn ham, tasodifiylik taklif etilayotgan kvant mexanikasi shunchaki soddalashtirishga ishongan - bu rasmda biz tushunmagan narsalardan ko'proq narsa bor. U hatto xayzenberg ularning barchasiga javob topishga muvaffaq bo'lsa ham, yaroqsiz printsip bo'lib tuyulgan fikr tajribalarini tasavvur qildi. Aslida, Eynshteyn kvant mexanikasini bir kun kengroq nazariya bilan tushuntirishga ishongan.

Tajriba - barcha tortishuvlarning oxirgi hakami - dastlab matritsa mexanikasi tomon qat'iy turar edi. Aslida, Faraday ajralmaslikni aniqladi elektr zaryadiva Krokes va Tomsonning keyingi tajribalari buni qat'iy isbotladi. Faqatgina zarracha bu mulkka ega bo'lishi mumkin. Millikanning tajribalari va Uilsonning kamerasidagi elektron izlarning fotosuratlari bu boradagi so'nggi shubhalarni yo'q qildi.

Bu noto'g'ri bo'lib chiqdi. Heisenbergning noaniqlik printsipi kvant mexanikasining qonuni bo'lib, u ikkita bog'liq o'zgaruvchini qanchalik aniq o'lchashni cheklaydi. Xususan, aytilishicha, zarra momentini qanchalik aniq o'lchasangiz, uning pozitsiyasini shunchalik aniq bilib olasiz va aksincha. Heisenberg buni kuzatuvchi effekti deb nomlangan narsadan foydalanib tushuntirdi, unda bir qiymatni o'lchash harakati boshqasiga ta'sir qiladi va shu sababli ba'zi bir noaniqliklar paydo bo'ladi.

Garchi ko'pchilik uning xulosalari to'g'ri ekanligiga shubha qilsalar ham, masalan, Eynshteyn, ularni kengroq nazariya bilan tushuntirishga qaror qildilar, Heisenbergning noaniqlik printsipi vaqt sinovidan o'tdi. Geyzenbergning noaniqlik printsipi kvant mexanikasining eng mashhur natijalaridan biri bo'lib, zarracha haqida bir vaqtning o'zida hamma narsani bila olmasligini ta'kidlaydi. Ushbu printsip matematik tarzda namoyon bo'ladi.

Biroq, elektron zarracha g'oyasi atomning hayratlanarli barqarorligi haqiqatiga keskin zid edi. Biz bir necha bor ta'kidladikki, sayyoraviy atom beqaror. Bu atomning barqarorligini tushuntirish va shu bilan birga elektron zarrachalari g'oyasini qo'llab-quvvatlash uchun Boh o'zining shaxsiy postulatlari bilan chiqdi.

Heisenberg noaniqlik printsipi o'zgaruvchan zarrachani o'lchash uchun xos bo'lgan noaniqlik borligini ta'kidlaydi. Odatda zarra holati va momentumiga nisbatan qo'llaniladi, qoida shuni ko'rsatadiki, pozitsiya qanchalik aniq bo'lsa, momentum shunchalik aniq emas va aksincha. Bu klassik Nyuton fizikasiga ziddir, bu o'z-o'zidan noaniqlik uchun barcha zarra o'zgaruvchilarini yaxshi jihoz bilan o'lchash imkonini beradi. Heisenberg noaniqlik printsipi kvant mexanikasidagi fundamental nazariya bo'lib, olim nega bir nechta kvant o'zgaruvchilarni o'lchashga qodir emasligini aniqlaydi. Shu bilan birga, kvant mexanikasi boshlanishidan oldin, ob'ektning barcha o'zgaruvchilarini ayni vaqtda aniqlik bilan bilish mumkinligi hisobga olindi.

De Brogli va Shreddinger boshqacha yo'l tutdilar va atomning barqarorligi, agar elektron zarracha emas, balki to'lqin ekanligi taxmin qilinsa tabiiy ravishda tushuntirilganligini ko'rsatdi. Tez orada bu gipoteza Davisson, Jermer va to'g'ridan-to'g'ri tajribalar bilan tasdiqlandi. J.P.Tomson elektronda diffraktsiya qobiliyatini aniqlagan holda.

Tajribalarga ishoniladi. Bir vaqtning o'zida o'zaro eksklyuziv bo'lgan ikkita tajribaga qanday ishonish kerak? Fizika tarixida vujudga kelgan vaziyat hech qanday misollar keltirmagan va shu qadar g'ayrioddiy bo'lganki, dastlab hech kim bu ikki mexanikaning birligini shubha qilmadi, shuning uchun har kim ulardan birining haqiqatini va boshqasining yolg'onligini isbotlashga intildi. Ikkala nazariya tarafdorlari o'rtasida shiddatli tortishuvlar mavjud edi: kimdir matritsa mexanikasining to'ng'ichlik huquqini himoya qilgan, boshqalari matematik soddaligini afzal ko'rgan. to'lqin mexanikasi. Shreddinger 1927 yil boshida ushbu tortishuvlarga chek qo'ydi va ikkala mexanika ham buni isbotladi matematik ekvivalenti. Har bir fizik uchun bu ularning tengligini anglatadi. jismoniy, ya'ni uning oldida nima bor bitta   bir xil mexanika - atom mexanikasiammo turli shakllarda qayd etilgan. Bundan tashqari, bu ikkala mexanikaning dastlabki taxminlari to'g'ri bo'lgan: matritsa mexanikasi elektron zarracha va elektron to'lqin mexanikasi tushunchasi.

Nyuton fizikasi eng yaxshi protseduralar va usullar o'lchov xatosini qanday kamaytirishi mumkinligini cheklamadi, shuning uchun barcha ma'lumotlarni aniqlik va aniqlik bilan aniqlash mumkin edi. zarralar tabiiy ravishda noma'lum.