Волновые свойства частиц
Волновые свойства частиц — это способность частиц с ненулевым импульсом проявлять интерференцию и дифракцию. Такое поведение подтверждает корпускулярно-волновой дуализм: частица обнаруживается как отдельный объект, но вероятность её обнаружения изменяется по волновым законам.
Длину волны, связанную с движущейся частицей, находят по формуле де Бройля. Чем больше импульс частицы, тем меньше её длина волны и тем труднее наблюдать волновые эффекты.
Длину волны де Бройля полезно читать раньше: именно она определяет, при каких размерах щели или кристаллической решётки дифракция становится заметной. В опыте с двумя щелями отдельные электроны регистрируются по одному, но после накопления большого числа попаданий образуют интерференционную картину.
Электрон проходит через кристаллическую решётку. Расстояние между атомными плоскостями сравнимо с длиной волны де Бройля электрона, поэтому волны, рассеянные на разных плоскостях, усиливают друг друга лишь в определённых направлениях. На экране появляются дифракционные максимумы.
Волновые свойства не означают, что частица превращается в обычную растянутую волну. Волновая функция описывает состояния и вероятности обнаружения частицы, а не форму маленького материального тела. При увеличении импульса длина волны уменьшается.
Как изменится длина волны де Бройля электрона, если его импульс увеличить в 2 раза?
Волновые свойства связаны с вероятностным описанием микромира и принципом неопределённости. Для крупных тел длина волны де Бройля настолько мала, что интерференция и дифракция практически незаметны.
Главное
- Частицам с импульсом сопоставляется длина волны де Бройля \(\lambda=\frac{h}{p}\).
- Электроны и другие микрочастицы могут давать интерференцию и дифракцию.
- Чем больше импульс частицы, тем меньше её длина волны и тем слабее наблюдаемые волновые эффекты.