Одним из общих свойств материи является ее «ДВОЙСТВЕННОСТЬ».
Материя (вещество и поле) обладает одновременно и корпускулярными (присущими частицам) и волновыми свойствами.
Вначале М.Планк, А.Эйнштейн и Н.Бор показали, что свет обладает рядом свойств, которые одновременно присущи и волнам, и частицам. Дифракция и интерференция света говорят о его волновом характере, а явление фотоэффекта указывает на корпускулярные свойства.
Затем в 1924г. французский ученый Луи де Бройль предположил, что двойственная корпускулярно-волновая природа присуща не только фотонам, но также любым другим материальным частицам.
Позднее экспериментальным путем были доказаны волновые свойства частиц (электронов, протонов, нейтронов и ионов), характеризующихся точными значениями массы и заряда.
Корпускулярно-волновая природа частиц описывается УРАВНЕНИЕМ ЛУИ ДЕ БРОЙЛЯ
,
где m- масса частицы; V – скорость частицы.
Оно может быть легко получено посредством совместного решения уравнений Планка и Эйнштейна (), с учетом того, что . Анализ уравнения Луи де Бройля показывает, что с уменьшением массы частицы ее волновые свойства усиливаются, а корпускулярные ослабляются, а у излучений с ростом энергии (увеличением частоты) происходит усиление корпускулярных свойств.
22
Длина волны у макрочастиц даже со сравнительно небольшой массой столь мала, что обнаружить ее наличие невозможно. Для описания поведения таких частиц приемлема классическая механика, не учитывающая двойственность природы объектов.
2.6.Понятие о квантовой механике
Исследования де Бройля положили начало созданию в тридцатые годы прошлого века науки, справедливой для описания любых материальных объектов, в том числе и микрообъектов. Эта наука получила название КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ.
Квантовая механика не является искусственным соединением классических представлений с правилами квантования. Это стройная теория, основанная на системе понятий, не содержащих противоречий. Все результаты, полученные квантовой механикой, находятся в полном соответствии с экспериментом.
В основе квантовой механики лежат работы Эрвина Шредингера (Австрия) и Вернера Гейзенберга (Германия), в которых были предложены волновое уравнение и принцип неопределенности.