Корпускулярный аспект
Cтраница 1
Корпускулярный аспект колебания решетки оказывается весьма полезным для описания процессов передачи энергии. Эти процессы включают в себя акты возникновения ( рождения) и уничтожения фононов. Для описания процессов теплопроводности твердых тел используется предположение о-рассеянии ( столкновении) фононов. [1]
Заполненность валентной зоны соответствует в корпускулярном аспекте ( § 1 - 2) наличию у всех атомов устойчивых восьмиэлектронных оболочек, обусловленных ковалентными связями, а освобождение уровней - разрыву этих связей и образованию дырок. [2]
Впрочем, не следует забывать, что представление о локализации, соответствующее корпускулярному аспекту, должно рассматриваться как одна из крайностей. Но этот второй аспект, очевидно, оказывается трансцендентным для пространственно-временных представлений ( плоская монохроматическая волна, соответствующая вполне определенному состоянию движения, заполняет все пространство и все время. [3]
Таким образом, при дифракции электронов на кристалле проявляется волновой аспект электрона, а его корпускулярный аспект полностью пропадает. Но вот затем электрон рассеивается и оставляет в чувствительном слое фотопластинки локализованный след подобно пуле, пробившей мишень. В этом втором явлении электрон ведет себя, как локализованная частица, малая корпускула, и он уже ничем не проявляет своих волновых свойств. [4]
Поэтому электронные модели, используемые в теории строения молекул, не содержат понятия об электроне в его корпускулярном аспекте как о материальной точке с отрицательным зарядом. [5]
В то же время для колебаний решетки, как и для квантов электромагнитного излучения, характерен корпускулярно-волновой дуализм. Корпускулярный аспект колебаний решетки приводит к понятию ф о н о н а, и прохождение волны смещения атомов в кристалле можно рассматривать как движение одного или многих фононов. [6]
Если теперь вернуться к неравенствам Гейзенберга, то мы увидим, что элементарные частицы могут описываться плоской волной или локализованной корпускулой лишь в крайних случаях. В общем случае волновой и корпускулярный аспект существуют совместно, но являются в какой-то степени неполными. Сопоставляемая с частицей волна j / представляет собой суперпозицию ряда плоских монохроматических волн, а локализация оказывается неопределенной в более или менее значительной области пространства. [7]
Сначала электрон был частицей - изучали его корпускулярный аспект. [8]
Так же как все видимые цвета могут быть расположены в пары дополнительных цветов, дающих при смешивании белый цвет, так и все физические процессы могут рассматриваться с двух точек зрения: одна из них соответствует корпускулярному аспекту, а другая - волновому; оба они никогда не ведут к противоречиям, но оба необходимы, чтобы дать полное понимание процессов природы. [9]
Испущенный свет является, таким образом, волной. Этот эксперимент явно поддерживает скорее волновую, нежели корпускулярную концепцию. В следующем разделе мы, однако, увидим, что можно слегка изменить эксперимент таким образом, что проявится корпускулярный аспект. [11]
Прежде всего, нужно сказать, как прийти к полю, описывающему электроны. Его историческое происхождение совсем другое, чем происхождение электромагнитного поля. Если говорить кратко, то для электромагнитного поля сначала узнали волновой аспект, а потом, квантуя, получили корпускулярный аспект, то есть, квантуя электромагнитное поле, получили кванты света - фотоны. [12]
Дальнейшее развитие вопроса о дуализме материи привело к созданию квантовой теории поля, которая обобщает выводы о корпускулярной и волновой природе частиц. Она основана на положении, что любому полю сил можно сопоставить кванты этого поля. Так, например, световые кванты являются теми частицами, которые создают электромагнитное поле. Создание в пространстве волнового электромагнитного поля на языке корпускулярного аспекта теории соответствует испусканию фотонов. Интенсивность волнового поля в данной точке ( квадрат амплитуды волны) пропорциональна плотности потока фотонов или вероятности их обнаружения в этой точке. Аналогичный смысл имеют волны де Брой-ля: их интенсивность определяет вероятность обнаружения частицы в данной точке. Последовательная теория этих волн была создана Шредингером. [13]
Подобно тому как электромагнитное поле излучения можно трактовать как набор световых квантов - фотонов, поле упругих колебаний, заполняющих кристалл, можно считать совокупностью квантов нормальных колебаний решетки - фононов. Аналогично фотону фонон обладает не только энергией, но и импульсом. Однако фононы не являются частицами в обычном смысле. Появляясь в результате квантования нормальных колебаний, они представляют собой корпускулярный аспект описания коллективных волновых движений, охватывающих кристалл. [14]
Чтобы понять, как связаны квантовые представления и причинность, мы должны объяснить еще второй фундаментальный закон, касающийся связи частиц и волн друг с другом. Его легко понять опять с помощью нашего примера с взрывающейся бомбой и пулеметом. Если последний стреляет не только горизонтально, но и по всем направлениям равномерно, то число пуль, а следовательно, и вероятность быть пораженным будет уменьшаться с расстоянием в том же отношении, как возрастают поверхности концентрических сфер, по которым пули распределяются равномерно. Но это в точности соответствует уменьшению энергии взрывной волны, распространяющейся от бомбы. Если мы теперь рассматриваем свет, распространяющийся из небольшого источника, мы непосредственно сознаем, что в корпускулярном аспекте число фотонов будет уменьшаться с расстоянием точно так же, как это происходит с энергией волны в волновом аспекте. Я обобщил эту идею для электронов и любого другого вида частиц, утверждая, что мы должны иметь дело с волнами вероятности, которые так управляют распределением частиц, что интенсивность волны в каждой точке всегда равна вероятности найти в этой точке частицу. Это толкование было подтверждено большим числом прямых и косвенных экспериментов. Если частицы движутся не независимо, а действуют друг на друга, то теория должна несколько модифицироваться; однако для нашей цели достаточно рассмотреть простой случай. [15]
Страницы: 1 2