Большая советская энциклопедия

ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ

ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ,волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, отражающие их квантовую природу.

Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля. После исследования М.Плспкомзаконовтеплового излучениятел (1900) в науку вошло представление о "световых порциях* - квантах электромагнитного поля. Эти кванты - фотоны - во многом похожи на частицы (корпускулы): они обладают определённой энергией и импульсом, взаимодействуют с веществом как целое. В то же время давно известны волновые свойства электромагнитного излучения - они проявляются, напр., в явлениях дифракции и интерференции света. Таким образом, можно говорить о двойственной природе фотона, о корпускулярно-волновом дуализме.

В 1924 Л. деБройльвыступил с поразительной по смелости гипотезой о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем без исключения видам матерям - электронам, протонам, атомам и т. д., причём количественные соотношения между волновыми н корпускулярными свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. А именно, если частица имеет энергиюЕи импульср,то с ней связана волна, частота к-рой v =Е/hи длина волныЛ = h/p,гдеh ~6*10-27эрг*сек -постоянная Планка. Эти волны и получили название В. де Б.

Для частиц не очень высокой энергииЛ=h/mv,гдетиv -масса и скорость частицы. Т. о., длина В. де Б. тем меньше, чем больше масса частицы и её скорость. Напр., частице массой в 1г,движущейся со скоростью 1м/сек,будет соответствовать В. де Б. сЛ~ 10-18А, что лежит за пределами доступной наблюдению области. Поэтому ясно, что волновые свойства несущественны в механике макроскопич. тел. Для электронов же с энергиями от 1эвдо 10 000эв(1зв == 1,6*10-19дж)длины В. де Б. лежат в пределах от 10 А до 0,1 А, т. е. в интервале длин волн рентгеновых лучей. Поэтому волновые свойства электронов должны проявиться, напр., при их рассеянии на тех же кристаллах, на к-рых наблюдается дифракция рентгеновых лучей.

Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 в опытах К.Дэвиссонаи Л.Джермера.Пучок электронов ускорялся в электрич. поле с разностью потенциалов 100-150 в (энергия таких электронов 100-150 эв, что соответствуетЛ, ~ 1А) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственнойдифракционной решётки.Было установлено, что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина к-рых определяется соотношением де Бройля. Волновые свойства электронов, нейтронов и др. частиц, а также атомов и молекул теперь не только надёжно доказаны прямыми опытами, но и широко используются в установках с высокой разрешающей способностью, так что можно говорить об инженерном использовании В. де Б. (см.Дифракция частиц).

Подтверждённая на опыте идея де Бройля о двойственной природе микрочастиц принципиально изменила представления об облике микромира. Если раньше частицы, напр, электроны, абсолютно противопоставлялись волнам, в частности электромагнитным, то гипотеза об универсальности корпускулярно-волнового дуализма существенно изменила положение. Поскольку всем микрообъектам (по традиции за ними сохраняется термин "частицы") присущи и корпускулярные, и волновые свойства, то, очевидно, любую из этих "частиц" нельзя считать ни частицей, ни волной в классич. понимании этих слов. Возникла потребность в такой теории, в к-рой волновые и корпускулярные свойства материи выступали бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу такой теории - волновой, иликвантовой механики -и легла концепция де Бройля, уточнение к-рой привело к вероятностной интерпретации В. де Б.

Однако ещё до построения квантовой механики было сделано несколько попыток увязать корпускулярные свойства с волновыми. Самая интересная из них - попытка рассматривать частицу какволновой пакет.При наложении ряда (вообще говоря, бесконечного числа) распространяющихся примерно по одному направлению монохроматич. волн с близкими частотами результирующая волна может приобрести вид летящего в пространстве "всплеска", т. е. в какой-то области амплитуда такой совокупности волн значительна, а вне этой области исчезающе мала. Такой "всплеск", или пакет, волн и предлагалось рассматривать как частицу, составленную из В. де Б. Сильным аргументом в пользу этой идеи являлось то, что скорость распространения центра пакета (групповая скорость) оказалась равной механич. скорости частицы. Однако скорость волны зависит от её частоты, поэтому скорости слагающих пакет В. де Б. различны и со временем пакет должен расплываться (а при определённых условиях может даже разделиться на несколько пакетов). Следовательно, представление о частицах как о волновых пакетах ошибочно.

Общепринятая интерпретация В. де Б. была дана М.Борном(1926), выдвинувшим идею о том, что волновым законам подчиняется величина, описывающая состояние частицы, т. е. её волновая функция ф, квадрат к-рой определяет вероятность обнаружить частицу в различных точках и в различные моменты времени. Волновая функция свободной частицы с точно заданным импульсом и является В. де Б. В этом случае |ф|2= = const, т. е. вероятность обнаружить частицу во всех точках одинакова. Таким образом, В. де Б.- не какие-либо физические материальные волны, а волны вероятности.

Лит.см. при ст.Квантовая механика. В. И. Григорьев.




  1. волны де бройля—волны связанные с любой движущейся микрочастицей отражающие их квантовую природу. Впервые квантовые свойства были обнаружены у электромагнитного поля. После исследования ...Большая Советская энциклопедия II
  2. волны де бройля—[по имени франц. физика Л. де БройляL. de Broglie ] понятие используемое в физике для харки волновых свв движущихся частиц. Свободной частице с энергией Еi и импульсом р...Большой энциклопедический политехнический словарь
  3. волны де бройля—проявление универсальной корпускулярноволновогодуализма материи любой частице с энергией Е и импульсом р соответствуетволна называемая волной де Бройля с длиной hp и ча...Большой энциклопедический словарь II
  4. волны де бройля—ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ проявление универсальной корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна называемая волной де Бройля ...Большой энциклопедический словарь III
  5. волны де бройля—ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ проявление универсальной корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна называемая волной де Бройля...Большой Энциклопедический словарь V
  6. волны де бройля—проявление универс. корпускулярноволнового дуализмаi материи любой частице с энергией Еi и импульсом рi соответствует волна паз. В. де Б. с длиной Л hpi и частотой v Eh...Естествознание. Энциклопедический словарь
  7. волны де бройля—проявление корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией E и импульсом p соответствует волна называемая волной де Бройля с длиной lhp и частотой nEh гд...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  8. волны де бройля—волны связанные с любой движущейся микрочастицей отражающие квантовую природу микрочастиц. Впервые квантовые свойства были открыты у электромагнитного поля. В г. Л. де Б...Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
  9. волны де бройля—волны связанные с любой движущейся микрочастицей отражающие квантовую природу микрочастиц. Впервые квантовые свойства были открыты у электромагнитного поля. В г. Л. де Б...Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
  10. волны де бройля—de Broglie waves matter waves particle waves...Русско-английский словарь по физике
  11. волны де бройля—de BroglieWellen...Русско-немецкий политехнический словарь
  12. волны де бройля—de Broglieovy vlny...Русско-чешский словарь
  13. волны де бройля—ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ проявление корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией E и импульсом p соответствует волна называемая волной де Бройля с длиной lhp и...Современная энциклопедия
  14. волны де бройля—ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ проявление универсальной корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна называемая волной де Бройля ...Современный энциклопедический словарь
  15. волны де бройля—волны связанные с любой микрочастицей и отражающие их квант. природу. В франц. физик Л. де Бройль L. de Broglie высказал гипотезу о том что установленный ранее для фотон...Физическая энциклопедия
  16. волны де бройля—ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ проявление универсальной корпускулярноволнового дуализма материи любой частице с энергией Е и импульсом р соответствует волна называемая волной де Бройля...Энциклопедический словарь естествознания