Микрокосмос туралы реферат қазақша

Микрокосмос дегеніміз не? Микрокосмос туралы жалпы түсінік. Атомдар өмір идеясы грек философтары кезден бастап бастау, бар екі жарым мың жыл бұрын айналамыздағы әлем бейнесін жеңілдетуге және бастауыш, кішкентай және бөлінбейтін элементтерінің саны шектеулі оны әкелуге тырысады, мәселенің сипатына біздің түсіністік іргетасы қаланды. Anaxagoras (б.э.д. 500-428) көптеген бөлшектермен толтырылған шексіз Әлемнің тұжырымдамасын — «атомдар» енгізді. Сонымен қатар, Анахагорас, аспан денелері Жер сияқты заттардан тұратындығын айтты.
Лейкупп және Демокрит атомдық оқытуды дамытуға үлес қосты. Атом теориясын Аристотель, Платон және Сократтар қабылдамады. Кейінірек атомизм идеялары Эпикур арқылы дамыды (б.з. 341-270 жж.).
Атомдар доктринасының негізі мынадай идея болды: әлем тек екі нәрседен тұрады — бүлінбеген атомдар мен босаңсылық. Атомдар бір-бірімен байланысып, әр түрлі комбинацияларды себеп негізде қалыптастырады.
Заманауи химияның дамуымен атомдық оқыту тек философия, алыпсатарлық тұжырымдар ғана қалды және ғылыми негіз болды. Осылайша, британдық химик Джон Дальтон (1766-1844) эксперименталды түрде атомдардың басқа массаға ие екендігін анықтады; олар бір-бірімен әртүрлі комбинациялар мен байланыстар қалыптастыра алады. Алайда, XIX ғасырдың аяғына дейін. атомдардың бар екеніне тікелей дәлел жоқ еді.
Қазіргі уақытта ешкім атомдардың бар екеніне күмәнданбайды. оқу құралы атом анықтамасын ұсынады «атомы -. оның химиялық қасиеттерін тасымалдаушы болып мәселе бөлшектердің, химиялық элементтің ең кішкентай бөлігі,» Мерзімді кестедегі әрбір элемент өз атомына сәйкес келеді. Атомдар молекулаларға біріктірілуі мүмкін. Молекула — химиялық қасиеттері бар заттың ең тұрақты тұрақты бөлшегі. Егер табиғатта әр түрлі атомдардың саны шектелген болса, молекулалардың шексіз көптеген түрлері бар. Сонымен қатар, кейбір молекулалар мыңдаған атомдарды және, тиісінше, бірнеше есе көп болуы мүмкін. Алайда, тіпті бұл жағдайда, олар соншалықты аз, олардың тікелей бақылау өте қиын. заттың атом құрылымын жанама дәлелі ретінде тағы бір заттың атомдары арасындағы кеңістікте бір материалдық атомдары арасындағы интерфейс арқылы өзара ену тұратын, мұндай диффузия ретінде құбылыстарды тудыруы мүмкін; соғады сұйықтық молекулаларының әсерінен бөлшектердің микроскопиялық үздіксіз ретсіз қозғалысы (мысалы, тозаң) тұратын Броундық қозғалыс. Ғылымның техникалық құралдарының қазіргі заманғы дамуы электронды микроскоп арқылы белгілі молекулаларды тікелей бақылауға мүмкіндік береді.
молекулалық физика саласындағы алғашқы зерттеу ішкі құрылымын жоқ, серпімді шарлар сияқты молекулалар мен атомдар ескере отырып, өте маңызды нәтижелер берді, ал, электр және оптика саласында ғылыми-зерттеу мағыналы атомдарының өздері күрделі ішкі құрылымы атап көрсетті.
Атомдардың ішкі құрылымының күрделілігінің алғашқы дәлелдеріне электронның ашылуын жіктеуге болады. Эксперименттер әр бір атомда электрон бар екеніне нақты көз жеткізді. Атомның әрбір түрі электрондардың қатаң анықталған санын қамтиды.
Алайда, бұл яғни ол атомның электрондар жалпы жауапты тең оң зарядты бар зат болуы тиіс, жалпы атом электр бейтарап екені белгілі болды. Сонымен қатар, электронның массасы шамалы. Сондықтан атомның бүкіл массасы осы жағымды затта болуы керек.
Атомдардың ішкі құрылымының күрделілігі атомдар шығаратын оптикалық спектрдің күрделілігімен айқындалады. Табиғаттағы жарық тек қана атомдар шығара алады, және әрбір атом жарқын толқындардың қатаң анықталған жиынтығын шығарады (саусақ ізі сияқты). Атом неғұрлым күрделі болса, оның спектрі неғұрлым күрделі. Демек, оптикалық зерттеулер сонымен қатар атомдардың күрделі ішкі құрылымына нұсқайды.

Алғашқы фотосуретте электрондық микроскоппен алынған гексаметилбензол молекуласының фотосуреті көрсетілген. Екінші суретте гексаметилбензолдың химиялық формуласы көрсетілген. Атомдардың ішкі құрылымын түсіндіру үшін, онда атом массасын анықтайтын оң зат қалай бөлінетінін білсек ғана мүмкін болады. Бұл сұраққа тек эксперименттік жолмен жауап беруге болады. Мұндай эксперименттерге Эрнест Рутерфорд (1909) атақты зерттеулер жатады. Бұл мәселені шешу үшін Рутерфорд ауыр зарядталған бөлшектердің атомдардың жұқа қаттылығы арқылы қозғалысын зерттеді. Оң зарядталған бөлшектердің атомының оң затының арасындағы электр тоғысуының нәтижесінде, соңғы траекториясы бүгілуі керек. Бұл жағдайда оның шашырауы орын алады деп айтылады. Оң зарядталған бөлшектер ретінде Резерфорд радиоактивті элементтер шығаратын альфа бөлшектерін пайдаланды. Альфа бөлшектерінің шашырау заңын зерттегенде атомдардағы оң зат қалай орналасқандығын білуге ​​болады. Мұқият өлшенген өлшеулер күтпеген нәтиже берді. Фольганың жіңішке парағын иррадиациялау.

Металл тіпті вакуумнан аз ерекшеленеді!
Ядрдің өзі сияқты өте керемет кішкентай бөлшектердің өзі өте күрделі ішкі құрылымға ие. Мұны 19-шы ғасырдың радиоактивтілік құбылысы кезіндегі ашылуы көрсетті.
Ядроның құрылымы 1930 жылға дейін түсініксіз қалды. Кейіннен ол оң зарядталған бөлшектерден тұрады — протондар және бейтарап бөлшектер — нейтрондар. Атомның нақты химиялық элементке тигізуі ядродағы протондардың саны бойынша анықталады. Ядродағы нейтрондар санындағы айырмашылығы бар бір химиялық элементтің атомдарының түрлері изотоптар деп аталады. Изотоптар тұрақты және радиоактивті. Соңғысы басқа бөлшектердің және гамма-кванды шығаратын кезде басқа изотоптардың пайда болуымен ыдырауы мүмкін.
Қарапайым бөлшектердің алуан түрі протон, нейтрон және электронмен шектелмейді. Арнайы бөлшектердің үдеткіші қолданылатын эксперименттерде жүздеген бөлшектердің барлығын алуға болады. Олардың көпшілігі тұрақсыз және протондар, нейтрондар мен электрондардың пайда болуымен, сондай-ақ тиісті антипротиклейлердің ыдырауы.
Антипартиктің болуы ғаламға тән симметрияның таңғажайып қасиеттерінің дәлелі болып табылады. Анти-бөлшектер — бұл бөлшектердің айна бейнесі; олардың қарама-қарсы зарядтары бар және айналдыру (айналу сәті) бар. физика зертханаларында бірнеше Antimatter атомдары ала алады — Акциялары ядросы екі antiprotons екі antineutrons тұрады antihelium атомдары, болып табылады, және сыртқы қабығы электрондардың орнына позитронның (қарсы электрондар) жұп болып табылады. Антиэлемнің атомы қарапайым гелия атомынан іс жүзінде ешқандай айырмашылығы жоқ. Дегенмен, антиматтер кәдімгі затпен бірден өзара әрекеттеседі және бұл жағдайда электромагниттік сәулеленудің жылу және кванты түрінде үлкен мөлшерде энергия бөледі. E = MC2, м — — заттың массасы, және с — вакуумдағы жарық жылдамдығы бірі энергетикалық Эйнштейн-белгілі формула сәйкес босатылады деп айтуға болады. Мәселелер мен антиматтердің өзара әрекеттесу процесі аннигиляция деп аталды; бөлшектер антисептикпен, зат — антисептатпен әрекет етеді. Бірнеше ондаған грамм антибактерияны жою бүкіл қаланы жоюға әкелуі мүмкін. Күтуге қабілетсіздікті жойып тастау қабілеті біздің дүниеде әдеттегі заттардан тұратын елеулі жинақталуы мүмкін емес.
Осы уақытқа дейін ғаламдағы антисептатардан тұратын нысандар (жұлдыздар, галактикалар) бар ма екендігі құпия болып қала береді. Шын мәнінде, егер біз ғаламның симметриялы деп санасақ, онда Үлкен жарылыс материяның және антиматердің тең мөлшерін қалыптастыруға әкелуі керек. Қазіргі уақытта бұл мәселені шешу үшін қарқынды әрекеттер жүргізілуде, бірақ осы мәселе бойынша сенімді нәтижелер алынады.
соңғы 20-30 жылда ғылыми-зерттеу нәтижелері элементар бөлшектер болып табылады деп көрсетеді, өз кезегінде, бұл бірінші болып көрінген сияқты қарапайым емес, бірақ кварки деп аталатын тіпті ұсақ бөлшектердің, қалыптасқан күрделі нысандарды, білдіреді. Кварктарда кез-келген бөлшектерде пайда болмайтын бөлшек электр заряды болуы керек, яғни. Электрондық заряд электрон зарядтарының үштен бір бөлігін құрайды. 18. Кейбір физиктер бұл сан тым үлкен және одан да көп негізгі бөліктерінде кварки кеңейту өткім келеді деп ойлаймын, — Ол жалпы үш мемлекеттің болуы мүмкін, олардың әрқайсысы кварков алты түрлері, бар деп болжанып отыр.
Шамасы, элементар бөлшектердің ішінде кварктар арасында үлкен күшін бар — кварк жұбына бірнеше тоннаға дейін күш! Бұл күштер қашықтықта азаяды және басқа бөлшектердің пайда болуына байланысты — өте күрделі ғарыштық схемада бір-бірімен кварктерді алмастыратын глюондар пайда болады.
Кварктар арасындағы өзара әрекеттесу өте жоғары энергиямен болатын процестерде ғана мүмкін. Жеделдетілген электрондардың және позитрондардың (Гамбургтегі PETRA үдеткіші) соқтығысуы бойынша бөлек эксперименттер кварк-антиквардар жұптарын қалыптастыруды көрсетті. а кварк заряд — кварков болмыстың тағы бір растау бөлшек заряды тең электр зарядтардың бар «дана» тұрады, меніңше ішіндегі протондар заряд, байқалады бөлуге негізделеді.
Бөлшектердің массасы мінезді және элементар бөлшектердің ішкі құрылымын сипаттайтын физикалық теорияларды жасау кезінде айрықша маңызға ие. Бөлшектердің жылдамдығына тәуелді емес тыныштық массасы бар. Алайда, егер бөлшектерді жылдамдататын болсақ, оның массасы E = mc2 формуласына сәйкес артады; яғни бөлшектердің неғұрлым көп энергиясы болса, соғұрлым көп массасы болады. демалыс массасы бөлшектер, ол жарық жылдамдығын жеделдету мүмкін емес — бұл шексіз үлкен энергетикалық болуы тиіс еді, және осындай бөлшектердің жаппай, сондай-ақ шексіз үлкен болуы еді. Тыныштық массасы бар бөлшектердің жылдамдығы жарық жылдамдығын жақындатады. Демек, бөлшектердің қозғалысы болса.

нейтронды ыдырауы электрон мен протон бар туған Neutrino — тегін немесе радиоактивті изотоптың атом ядроларының бөлігі ретінде. Бұл құбылыс (бета-ыдырау) 1930-шы жылдардың басына дейін түсініксіз Микрокосмос болды және ел ерекшелігі болды. Мұнда энергияны сақтау туралы заң бұзылғандай көрінді. Протон мен электронның жалпы энергиясы бастапқы нейтронның энергиясынан аз болды. энергияның сақталу заңының «құтқарылу» үшін, Вольфганг Паули бета ыдырау бірге электрон бар екенін ұсынды басқа бөлшектердің өшіру алады — бейтарап және ол байқалады мүмкін емес, сондықтан өте жоғары еніп қабілеті бар. Ол «нейтрино» деп аталды.
Тек 1970 жылдары күшті үдеткіштерді құрумен бірге осы бөлшектердің қасиеттерін тауып, зерттеуге болады. Нейрриналық масса және электр зарядынсыз жарық жылдамдығымен қозғалады, планетамыз сияқты кедергілерді оңай жеңеді. секундына бөлшектердің миллиардтаған бойынша миллиардтаған -. Және де, заттармен өзара өте төмен ықтималдығы қарамастан, нейтрино салдарынан тіпті шағын орган арқылы өтетін нейтрино саны, зор болуы мүмкін, бұл шын мәнінде анықталған болуы мүмкін Нейтринді тіркеу үшін бірнеше тонна арнайы сұйықтық бар арнайы танкілерді қолданыңыз. Бір күн ішінде нейтрино сұйықтықпен өзара іс-қимылдың бірнеше оқиғасы бар — тән изотоптардың бірнеше атомы пайда болады, бірақ бұл оны табу үшін өте жеткілікті. Күннен нейтрино ағындарын тіркеу ерекше қызығушылық тудырады. Астрофизика осы ағынының параметрлерін өлшеу жылу энергиясын және әр түрлі диапазондарда электромагниттік толқындар шығаратын, сонымен қатар нейтрино қарқынды ағымы ғана емес, онда күн термоядролық реакциялардың ағыны сипаттамаларын зерттеуге тырысады. Бұл ағынының біз салдарынан атом ядросы, жылу шығарудың Sun қарқындылығы синтездеу үшін жинақталатын қанша жылу білеміз фактісі негізінде теориялық есептеуге болады; сондықтан Күннің бірлігінде бір уақытта жеке синтездеу әрекеттерінің санын есептеуге болады, демек тиісті нейтрино саны пайда болады. Алынған нәтижелер олардың байқалатын ағынына сәйкес келуі керек.

Күннің нейтрино астрономиясына арналған эксперименттерде Ресейдің, Құрама Штаттар мен Жапонияның әр түрлі зертханаларында ХХ ғасырдың 80-ші жылдарындағы 90-шы жылдары жүргізілген. нейтрино ағынының шамамен үштен бірін ғана күтіп отыруға болады. Бұл неге байланысты екендігі белгісіз. Жеке ғалымдар күн энергиясының көзі ретінде күн термоядролық реакциялардың табиғаты туралы біздің идеяларымыздың дұрыс емес екенін мойындайды. Дегенмен, физиктердің көпшілігі Жерге ұшу кезінде күн сәулесінен шығатын нейтринодарды анықтауды әлдеқайда қиынырақ ететін басқа түрлерге айналдыру мүмкіндігін қарастырады.
1.2 Кванттық механиканың негіздері: бөлшектер және кванта
Резерфорд ұсынған атом құрылымының планеталық моделі әдеттен тыс әдемі болғанына қарамастан, бірқатар маңызды мәселелерді тудырды. 1920 және 1930 жылдарда атом ядроларының айналасында айналатын электрондар кейбір зарядталған шарлар сияқты жай ғана елестету мүмкін емес екені анық болды. Электродинамиканың заңдарына сәйкес, зарядталған бөлшектер қисық траектория бойынша қозғалса, яғни. жеделдете отырып, ол электромагниттік толқындарды шығаруы тиіс. Осылайша, планеталық модельге сәйкес, атом жарық шығаруы керек. Бірақ энергияны сақтау заңына сәйкес электр энергиясының төмендеуі керек. Осылайша, атом айналасында айналатын электрон, ядрода өте жылдам төмендейді. Есептеулер бойынша, бұл атомның пайда болғаннан кейінгі секундына бір миллиондаған уақытта пайда болуы керек. Бірақ біз нақты атомдардың тұрақты екенін білеміз! Электрондық орбитаға планеталық модельде қандай себеп бар? Атомның тұрақтылығын оның құрылымының планеталық үлгісіне қалай байланыстыра аламыз?
Бұл мәселені жас ағылшын физик Niels Bohr шешеді. Оның ең маңызды қызметі планеталық модельді сақтау болды (сұлулық қалды). Н.Бордың атомның моделін тұрақтандыру тәсілі классикалық физика заңдарынан ешқандай жолмен жүрмеген. Норд Бөрдің өзі шын мәнінде керемет болжам болды, ол сутегі атомының мысалында қуана расталып, барлық басқа атомдар Микрокосмос үшін әлсіз болып шықты. Бірақ ол микротолқынды физикасына «есікті» ашты, онда табиғат заңдары біз үйреніп жүрген пішімнен өзгеше.
Байланысты Бор идеялары физика, содан кейін белгілі заңдар негізінде ақталған мүмкін емес, бірақ олар тамаша жолы болып табылады, бұл шын мәнінде, олар постулаттары деп аталатын болды, планеталық моделі шеңберінде сутегі атомының барлық қасиеттерін түсіндіреді. Бұл постулаттардың мәні өте оңай түсіндіріледі.
Алғашқы постулдау нақты атомның тұрақты екеніне және ядро ​​айналасында айналмалы орбитаға айналатынын шешеді, электрон энергияны шығармайды. Неге мұндай жағдай түсіндірілмейді, себебі бұл постулдау. Электрон энергияны шығармағандықтан, ол орбитада қалағанша қалуы мүмкін. Осыған орай, мұндай орбиталар стационарлық деп аталады.

Бұл формулада электрондық массасы, стационарлық орбитадағы электронның жылдамдығы, стационарлық орбитаның радиусы, Планк тұрақты деп аталатын шамасы стационарлық мемлекеттің саны болып табылады. Тұрақты мемлекет саны оның энергиясын анықтайды және теорияда өте маңызды рөл атқарады. Сондықтан ол арнайы атау алды: — кванттық сан деп аталды.
Өйткені, бірінші постулаға сәйкес, стационарлық орбитада электрон сәулеленбейді және энергияны сіңірмейді, бірақ нақты атом оны шығарады, содан кейін Бор осы сипатқа үлгі беру үшін үшінші постулатты тұжырымдайды.
Үшінші постулят (жиілік ережесі) былай делінеді: «Атом электронды бір стационарлық күйден екіншісіне ауысқанда жарық шығарады (немесе сіңіреді)». Бұл постулаттар сутегі атомы арқылы жеңіл сәулеленуді дәл түсіндіруге мүмкіндік берді. теориялық тұрғыдан сутегі атомының спектрінің кез-келген желісінің толқын ұзындығын есептеу мүмкін болды. Егер Рутерфорд моделінен электронды орбитадан орбитаға ауыстыру спиральды қозғалысты еске салатын үздіксіз процесс болса, онда, Борның айтуынша, электрондардың шексіз санынан белгілі бір орбиталар Микрокосмос болуы мүмкін. Бір орбитадан екіншісіне өтіп, электрон энергиясы секіріп ұқсас түрде өзгереді, оның өлшемі дәл есептелген мәнге сәйкес келетін нәтиже береді.

Бордың теориясының әлсіздігі оның жартылай жүректі болғаны: ішінара классикалық (электрондар материалдық нүкте ретінде қаралды) және ішінара кванттық (электр энергиясын тек қана бөліктермен ауыстыруға болады). Микрокосм заңдарын білу жолындағы шындық қасиеттердің бөлшектердің толқынды дуализмі деп аталатын ең маңызды тұжырымдамалық принциптердің бірі болып табылады. Ол тек микрокосмонада көрінеді және микро заттар (жарықты кванты, электрондар және т.б.) бір мезгілде бөлшектердің қасиеттерін және толқынның қасиеттерін көрсете алады. Біз қозғалатын бөлшектер мен толқынды толқындарды елестете аламыз. Бірақ оларды біріктіретін нәрсе мәселе екенін елестету керек. Мұның бәрі шығады және қажет емес. Бөлшекті толқынды дуализмнің мәні кейбір жағдайларда микробектің бөлшектердің қасиеттерін, ал басқада толқынның қасиеттерін көрсетеді. Сонымен қатар Микрокосмос ол бұл қасиеттерді көрсетпейді. Бұл бөлінудің себебі түпнұсқа негізгі модельдерді қолдану тұрғысынан физика ұғымдарының шектеулі сипатын қарастыруға болады. Фактісі объектінің қозғалысын сипаттау үшін физика тек екі тілді: бөлшектердің тілі мен толқындардың тілін қолданады. Кәдімгі механика, бөлшектердің тілін пайдалана отырып, вакуумдағы жарық жылдамдығынан әлдеқайда аз жылдамдықпен жүретін материалдық объектілер үшін классикалық механика болып табылады және Галилейдің постулаттарына негізделген. Егер бөлшектердің тілі олардың жылдамдығын жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын болса, материалдық объектілердің қозғалысын сипаттау үшін қолданылған болса, онда біз Эйнштейннің постулаттары негізінде релятивистік механикамен жұмыс жасаймыз. Толқындардың тілі материалдық объектінің қозғалысын сипаттау үшін пайдаланылса, біз кванттық механика деп аталатын толқынды механикамен айналысамыз. Табиғатта байқалған құбылыстың түсіндірілу үшін физика қандай тілде қолданылатыны ерекше емес. Физикада байқалған құбылыстың түсіндірілуіне және оның зерттелмеген жағдайында оның мінез-құлқын болжауға көмектесетін сол тіл пайдаланылады.
Не айтылғанды ​​түсіндіру үшін, қоршаған макроцмознан келесі ой-эксперимент жасайық. Екі студент физикалық феноменде корпускулалық-толқындық дуализмді ортада серпімді деформацияларды тарату сияқты зерттеуді ұйғардық. Орташа алғанда, олар ұзын резеңке шнурды (ұзындығы 10 метр, ал қалыңдығы — 1 сантиметр) таңдады. Кабель тартпасы. Алғашқы студент қолындағы сымның соңын, екіншісі — тістерде. Тістің сақинасын ұстап тұрған студент көзге көрінбейді. Алғашқы студент сымның еркін ұшына қозғалысқа шығады. Сым зақымданып, екінші оқушыны біраз уақыт өткен соң жетеді. Осы сәтте ол оған қандай нысан келгенін анықтауы керек: толқын немесе корпускулярлық табиғат?

Серпімді толқынның классикалық анықтамасы белгілі: «Серпімді толқын — ортада серпімді деформацияларды тарату процесі». Қарастырылған ой-эксперимент жағдайында толқынды үрдістерге кезігетініміз анық. Бірақ, процесті сипаттайтын толқын ұзындығы, егер сымының ұзындығы шамалас, барлық байқалған құбылыстар ғана толқындар үшін әзірленген математикалық формализм сипаттауға болады. Сонымен қатар, студент B толқынды үрдісіне қарай сымның қыстырылған ұшының қозғалысын нақты анықтайды. Бірақ студенттің ақысыз аяқталуы жылдамырақ болса, толқындар сым бойымен тарайды. Әрине, қысқа толқындар үшін адам бос ұшты жылжыта алмайды. тек бір қозу тербеліс үшін жеткілікті Оның беріктігі — чей өлшем жіп, сондай-ақ бір толқын ұзындығы арқылы сипаттауға болады, бірақ қазір сымының ұзындығы қарағанда айтарлықтай аз импульс. Бір толқын импульстік, әлі күнге дейін, бағанда серпімді деформация насихаттау, бірақ органға соққы ретінде басқа студенті қабылданатын болады. Белгілі бір жағдайларда, толқындық импульс тіпті басын ажырата Микрокосмос алады (эксперимент ақылдылық!). Толқын толқынының әсерін есептеу «бөлшектердің тілінде» әлдеқайда қарапайым. Материалды импульстегі зақымдану аймағын белгілеу мүмкін. Импульстің таралу жылдамдығымен осы аймақтың массасын көбейтіп, қозғалыс көлемін анықтаймыз. Бұдан басқа, мектеп қабырғаға доптың әсер етуі туралы мәселедегідей.

Екі жағдайда да бізде бірдей процесс бар: резеңке шнурдағы серпімді деформацияларды тарату. Оны толқын ұзындығының арақатынасына және процесспен қамтылған кеңістіктің өлшеміне байланысты екі тәсілмен сипаттауға болады.
Жоғарыда қаралған мысал бөлшектердің толқындық дуализмінің мәнін түсінуге көмектеседі. Микроұяшықта «бөлшектердің тілі» мен «толқынды тіл» баламалы түрде қолданылуы әлдеқайда күшті. Сондықтан органдарының бетінен электрондарды қағып түсіндіру шамы (фотоэффект) толқын тәсіл дұрыс нәтиже алуға мүмкіндік бермейді.
1924 жылы жас француз физигі Луи Де Бройль фотоэффект жағдайда жарық ретінде, егер мұндай сондай-ақ белгілі «нысан толқыны» неге осындай «корпускулярлық нысан» толқындық қасиеттерге көрсету емес, белгілі бір жағдайларда электрон ретінде еді, корпускулярлық қасиеттері бар екенін? Ұсынды Электронға сәйкес толқын ұзындығын есептеу үшін, ол электронның жылдамдығымен жарық жылдамдығын ауыстырып, Планктің формуласын қолдануды ұсынды. Электронға сәйкес келетін толқындар кейбір арнайы толқындар болуы керек және бұл «де Бройля толқыны» деп аталуы керек. Негізінде бұл тәсіл кез келген микробөлшектерге қолданылады. Күрделі қайта құруларды емес, де Броджли толқын ұзындығын табу үшін формула алынды
, (2)
мұнда — микрочастицтің массасы — оның жылдамдығы, h — Планк тұрақтысы.
Бұл формула материалдық органның немесе еркін олардың өлшемінен кіші миллион есе мәнін алуға қозғалатын электрондардың үшін де Бройль толқын ұзындығы есептеу болса. Демек, біз сым арқылы психикалық Микрокосмос эксперимент мысалында ұсынылғандықтан, бұл қозғалыстар «бөлшектердің тілінде» қарастырылуы тиіс. Бұл де Бруки гипотезасының классикалық механикасы ешқандай зиян келтірмейді дегенді білдіреді.
Егер атомның электронын қарастырсақ, онда де Броджлидің толқын ұзындығы атомның мөлшерімен теңестіріледі. Сондықтан атом үшін электронның мінез-құлқы «толқындардың тілінде» қарастырылуы керек.

Атомның қасиеттерін түсіндіру үшін толқындардың тіліндегі электронның сипаттамасын не береді? Бұл өте қатты шығады. Шынында да, толқынды процестердің арасында толқындар анықталып, тұрақты толқындар деп аталады. Ең маңызды қасиет — бұл энергия тасымалдаудың болмауы. Егер де Броджли толқындары атомдағы орбитада стационар болса, энергияның сәулеленуі болмайды. Бұл Н.Бор үлгісіндегі стационарлық орбиталарға сәйкес келеді. Егер Н.Бор стационарлық Микрокосмос орбиталардың радиусын табу үшін жағдайды болжаса (1-ші формула), де Бройлидің көзқарасында ол өзі оңай үйренеді. De Broglie толқынының тұруы үшін, орбитаға орбитаға толығымен толтырылуы керек (суретті қараңыз).

Джунгтің экспериментінде (суретті қараңыз), көзден алынған жарық жарықсыз экранда екі аралыққа бөлінеді. Экранға слайдтарды бейнелейді. Экранға жету үшін бір-біріне жарық толқындары бір-бірлеріне бір-бірін өзара әлсіретіп, нығайтады. араласуға. Интерференция нәтижесі толқындардың экранға қалай келуіне байланысты — «аяғындағы» немесе «қадам». Бұл, өз кезегінде, экрандағы толқындардың пайда болу бұрышына байланысты, сондықтан нәтиже нүктеден нүктеге қарай өзгереді. Нәтижесінде толқындардың өзара әлсіреуі мен күшейту нәтижесінде пайда болатын сұр және қара топтардың тізбегін байқаймыз.
Ең қызығы, жарық көзін электронды қайнар көзімен ауыстыратын болсақ, эксперимент вакуумда жүзеге асырылса (электрондар ауамен қатты сіңеді) және электрондардың әсерінен жарқырататын экранды пайдаланса, біз де ұқсас кедергі үлгісін көреміз. Егер электрондар кішкентай шарлар болса, онда экранда екі жолақ болады деп күтуге болады.
Сонымен қатар, электрондардың араласуы, тіпті бір уақытта көзден шыққан жағдайда да болады. Бұл дегеніміз, электрон бірден екі саңылауға еніп, негізінен бұл қай жерде екенін анықтау мүмкін емес! Кванттық физикада ғарышта орналасудың тұжырымдамасы мағынасыз. Бұл «қиындықтың» көзі кванттық механиканың бір іргелі ережесімен байланысты, ол Гейзенбергтің белгісіздік қағидаты — кванттық механика құрушыларының бірі, неміс физик Вернер Гейзенбергтің құрметіне жатады. Осы қағидаға сәйкес бөлшектердің орналасу мен жылдамдығын бір уақытта анықтау мүмкін емес. Электронның орналасқан жерін анықтау барысында бақылаудың барысында оның жылдамдығына сөзсіз әсер етеміз. Керісінше, жылдамдықты (жылдамдықты) өлшеу арқылы біз орналасуға әсер етеміз.
Алайда бір мезгілде жылдамдық пен орналасуды бір уақытта анықтаудың мүмкін еместігі өлшеу әдісінің жетілмеуінің салдары емес. Мұнда табиғатта жұмыс істейтін іргелі принциппен айналысамыз. Электрон ғарышта «ластанған» болып көрінеді, керісінше, оның орналасуы туралы емес, ғарышта белгілі бір нүктеде табу ықтималдығы туралы айтуға болады. Мұның себебі электрондардың толқындық қасиеттерінің болуы.
Белгісіздік қағидаты деп аталатындармен тығыз байланысты. туннелділік әсері. Тікелей терезе төбесіне ұшатын ұшақты елестетіп көріңізші. Оның барлық қалауы бойынша, ұшақ шыныдан екінші жағында болуы мүмкін емес, өйткені жапырақ күші беретін молекулалық күштер ұшақтың «бұлшық еттерінен» әлдеқайда күшті. Бірақ ұқсас жағдайдағы электрон күштердің (өрістердің) электронды қабілетінен әлдеқайда асып түсетін тосқауыл арқылы өтеді. Электрон тосқауылдың жанында болғанда, ол басқа жағында болатынына аз ғана мүмкіндік бар! Басқаша айтқанда, электрон кеңістікте (немесе нелокальды) жаңғыртылады! Туннель әсері толқындық қасиеттерге негізделген: ұшақ әйнек арқылы ене алмайды және дыбыс мүмкін. Электронның әлеуетті тосқауыл арқылы өтуі үшін ол кеңістікте жұқа болуы керек. «Қалың» және «жіңішке» санаттарын қолдану негізі де Бройльдің толқын ұзындығы. Егер тосқауылдың қалыңдығы және толқын ұзындығы теңшелген болса, онда электрон толқынның қасиеттерін көрсетеді (сымның ақыл-ойының есте сақтаңыз) және оны тосқауылдың басқа жағында анықтауға мүмкіндік бар, яғни туннель әсері бар.
Осылайша, микрочастиц толқынның кейбір қасиеттеріне ие екендігін анықтады — ол толқын ұзындығына ие және ол жергілікті емес.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.