DUALIZM KORPUSKULARNO - FALOWY Louis Victor de Broglie (1892 - 1987): Ondes et quanta, Compt. Rend. 177, 507, (1923) PORUSZAJCA SI CZSTKA = FALA FALA = PORUSZAJCA SI CZSTKA DUALIZM KORPUSKULARNO - FALOWY DUALIZM KORPUSKULARNO -FALOWY hÅ"c hÅ"c E = hÅ"½ = ; = E E = mf Å" c2; E = pf Å" c charakteryzuje h fale = charakteryzuje pf czÄ…stki DoÅ›wiadczenie Davissona-Germera (1927) wiÄ…zka 180-21 n 8 = 2 d sin 1 elektronów h = pe obracajÄ…cy siÄ™ krysztaÅ‚ Ni Obserwacja" elektronu Uwaga! To doÅ›wiadczenie jest caÅ‚kiem zmyÅ›lone i nie da siÄ™ go przeprowadzić w rzeczywistoÅ›ci ... DokÅ‚adność okreÅ›lenia poÅ‚o\enia: "
"x e" 2sinÄ… E=h@< Rozdzielczość mikroskopu, tym lepsza im )x mniejsze ... elektron DokÅ‚adność okreÅ›lenia pÄ™du (ruchu): x 2h "px = Å"sinÄ…
Zjawisko Comptona Zasada nieoznaczonoÅ›ci 2h "x Å" "px e" Å" sinÄ… e" h 2sinÄ… "x Å" "px e" h (1927) Werner Heisenberg (1901-1976) , Nobel 1932 Konsekwencje zasady nieoznaczonoÅ›ci W najlepszym przypadku )x=)px=%h =2,57@10-17, (jednostki )x [m], )px [kg@m@s-1]) JeÅ›li elektron rozpÄ™dzono polem 20 kV, to jego E = 20 keV, a jego pÄ™d: pe = 7,6@10-23Ä…2,6@10-17 kg@m@s-1 BÅ‚Ä…d jest milion razy wiÄ™kszy ni\ mierzona wielkość !!! Konsekwencje zasady nieoznaczonoÅ›ci Gdyby zwiÄ™kszyć dokÅ‚adność pomiaru pÄ™du do )px = 7,6@10-24 (10 % wielkoÅ›ci mierzonej) to wówczas wzroÅ›nie bÅ‚Ä…d )x = 8,7@10-11, czyli osiÄ…gnie 105 mierzonej wielkoÅ›ci (100 000 razy wiÄ™cej) CZY Z.N.H. jest uniwersalnym prawem przyrody ? Czy stosujÄ… siÄ™ do niej tak\e obiekty widoczne goÅ‚ym okiem" ? Kulka o masie 1 g (10-3 kg) i Å›rednicy 0,5 cm (5@10-2 m) porusza siÄ™ z prÄ™dkoÅ›ciÄ… 1 cm/s (1@10-2 m@s-1); jej pÄ™d wynosi 10-5 kg@m@s-1. DokÅ‚adność jest wystarczajÄ…ca... Skala wielkoÅ›ci w Å›wiecie materialnym prusak czyli karaluch E.Manet Olimpia" 10-2 m 1 m 10-1 m wiewiórka Skala wielkoÅ›ci w Å›wiecie materialnym czerwona krwinka pchÅ‚a 10-5 m 10-3 m 10-4 m komórka Skala wielkoÅ›ci w Å›wiecie materialnym czÄ…steczka biaÅ‚ka bakterie 10-8 m 10-6 m 10-7 m wirus (HIV) Skala wielkoÅ›ci w Å›wiecie materialnym czÄ…steczka atom biaÅ‚ka 10-10 m 10-8 m 10-9 m czÄ…steczka fulerenu C60 Skala wielkoÅ›ci w Å›wiecie materialnym czerwona pchÅ‚a krwinka prusak E.Manet Olimpia" 10-5 m 10-3 m 10-2 m 1 m 10-4 m 10-1 m komórka wiewiórka czÄ…steczka bakterie atom biaÅ‚ka 10-8 m 10-6 m 10-10 m 10-9 m 10-7 m czÄ…steczka fulerenu C60 wirus HIV Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ? Jak sporzÄ…dzić jego model ? Jak opisać ruch elektronu (elektronów) w atomie ? Skoro elektron to czÄ…stka materialna ... ... to nale\y stworzyć jego mechaniczny model (Newton) czyli podać jego równanie ruchu, to znaczy... ...zale\ność okreÅ›lajÄ…cÄ… zale\ność współrzÄ™dnych (np. x) i pÄ™du px od czasu... ... a zasada nieoznaczonoÅ›ci ?! "x Å" "px e" h Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ? PodejÅ›cie mechaniczne Nie da siÄ™ uÅ‚o\yć równania ruchu dla elektronu... Mechanika klasyczna jest bezsilna... Co mo\emy powiedzieć o budowie atomu ? INACZEJ ... h poruszajÄ…cy siÄ™ elektron jest falÄ… ... pe =
A gdyby opisać jego ruch równaniem fali, czyli: - znalezć dÅ‚ugość fali - znalezć amplitudÄ™ (energiÄ™ ruchu falowego) MECHANIKA FALOWA, czyli MECHANIKA KWANTOWA... Mechanika kwantowa opiera siÄ™ na dwóch prawach "x Å" "px e" h Zasada nieoznaczonoÅ›ci (Heisenberg) h = pf Dualizm korpuskularno-falowy (de Broglie)