Cтраница 2
С другой стороны, ряд интерференционных и дифракционных схем можно использовать для спектроскопии излучения; временные и пространственные корреляционные функции, определяемые из интерференционных и дифракционных опытов, позволяют с помощью преобразования Фурье рассчитать частотный и угловой спектры волны. Такой метод получил название фурье-спек-троскопии; он широко используется при исследовании частотных спектров в оптике. [16]
Насколько задача определения структуры кристалла ( трехмерное тело) сложнее нахождения расстояния между щелями дифракционной решетки ( двухмерный объект), простейшего примера использования дифракционного опыта для определения геометрии объекта, поясним на таком сравнении. [17]
Гипотезе Де-Бройля о наличии волновых свойств у движущихся частиц вещества вообще и у электрона в частности, блестяще подтвердившейся дифракционным опытом. Дифракционный опыт обнаружил, что при отражении электронов от металлов или при прохождении быстрых электронов через тонкие пленки твердых тел образуются резкие дифракционные максимумы. [18]
Заметим, что хотя всюду говорилось об электроне, это в равной степени относится и к любой другой микрочастице. Дифракционные опыты были осуществлены с нейтронами, протонами и другими микрочастицами. [19]
Рассмотрим прежде всего дифракционный опыт, положенный нами в основу определения импульса. [20]
Квантовомеханическая трактовка описанных дифракционных опытов будет дана в следующем параграфе. Здесь мы еще раз подчеркнем, что в дифракционных опытах с электронами проявляется тот же корпускулярно-волновой дуализм, который ранее был установлен для световых квантов. [21]
В то же время дифракция была бы совершенно невозможна, если бы в прохождении одного и того же электрона реально не участвовали все атомы кристалла. Траектории электрона в таком виде, какой она имеет у всех привычных нам макрочастиц, у электрона в дифракционном опыте не существует. Что именно имеет в этом случае волновой характер, будет показано дальше. Во всяком случае, ни в каком опыте, проявляющем волновые свойства движения, не наблюдается деление заряда или массы электрона. [22]
Амплитуды волн, пришедших из Pi и Р2 в точку Р0, изменяются. Эти изменения зависят от расстояний, пройденных волнами, размеров отверстий или других особенностей устройств, с помощью которых осуществляется дифракционный опыт. Однако они не влияют на характер изменения напряженностей полей в зависимости от времени. Поэтому напряженности полей в точке Ро получаются из напряженностей полей в точках PJ и Р2 умножением на некоторые постоянные, учитывающие только что перечисленные факторы. [23]
Отсутствие траектории отнюдь не означает, что исчезает всякая закономерность в движении электрона. Наоборот, одинаковые дифракционные опыты, поставленные, конечно, с достаточно большим числом электронов, имеющих равные скорости, всегда дают одинаковые дифракционные картины. Поэтому причинная закономерность движения несомненна, но она имеет статистический характер, проявляясь в очень большом числе отдельных опытов, так как каждое прохождение электрона через кристалл можно рассматривать как однократный, независимый опыт. [24]
Но опыт показывает, что при данных внешних условиях результат взаимодействия объекта с прибором не является однозначно определенным, а обладает лишь некоторой вероятностью. Вспомните тот же дифракционный опыт: каждый фотон попадал в определенное место экрана, но предсказать точно, в какое именно, было невозможно; существовала лишь определенная вероятность попадания фотона в то или иное место. Таким образом, в описание микрообъекта, его состояния и поведения вводится новый элемент - понятие вероятности, а тем самым и понятие потенциальной возможности. [25]
В самом деле, в этом опыте дифрагирующей системой служил кристалл окиси магния. Электроны, пролетая через такой кристаллик поодиночке через относительно очень большие промежутки времени, в результате дифракции летят затем в определенных направлениях к дифракционным максимумам. Заметим, кстати, что аналогичные дифракционные опыты осуществляются также и с нейтронами, не имеющими электрического заряда и взаимодействующими с атомами решетки через посредство ядерных сил, чрезвычайно быстро убывающих с расстоянием, ввиду чего возможность интерпретации дифракционной картины как результата взаимодействия нейтронов с отдельными атомами решетки абсолютно исключена. [26]
Рентгеновские лучи возникают в результате преобразования кинетической энергии быстрых электронов в энергию электромагнитного излучения и представляют собой электромагнитные волны с длиной волны порядка от 0 01 А до 800 А. Напомним, что длина волн наиболее короткого из воспринимаемого глазом фиолетового излучения равна 4000 А. Кроме того, с рентгеновскими лучами были осуществлены интерференционные и дифракционные опыты, аналогичные опытам с зеркалами Френеля и дифракции на щели, хотя малая длина волны рентгеновских лучей сильно затрудняла осуществление этих экспериментов. Тем не менее эти опыты были осуществлены и волновая электромагнитная природа рентгеновских лучей была твердо установлена. [27]
Как видим, опыт удается лишь в том случае, когда длина волны и расстояния между щелями решетки близки друг к другу. Это когда длина волны раз в десять меньше расстояния между щелями, и лишь тогда дифракционный опыт удается. [28]
Рентгеновские лучи возникают в результате преобразования кинетической энергии быстрых электронов в энергию электромагнитного излучения и представляют собой электромагнитные волны с длиной волны порядка от 0 01 А до 800 А. Напомним, что длина волн наиболее коротких из воспринимаемых глазом фиолетовых лучей равна 4000 А. Волновая электромагнитная природа рентгеновских лучей полностью доказывается опытами по дифракции рентгеновских лучей, рассмотренными в § 6.4. Кроме того, с рентгеновскими лучами были осуществлены интерференционные и дифракционные опыты, аналогичные опытам с зеркалами Френеля и дифракции на щели, хотя малая длина волны рентгеновских лучей сильно затрудняла осуществление этих экспериментов. Тем не менее эти опыты были осуществлены, и волновая электромагнитная природа рентгеновских лучей была твердо установлена. [29]
Ответ на первый вопрос связан с влиянием массы т частицы и ее. Как известно, постоянная Планка h имеет весьма малую величину: h 6 62 - 10 - 34 Дж-с 6 62 - 10 - 2 эрг-с. Если рассмотреть движение тела с массой m 1 г и скоростью v 1 см / с, то длина волны де - Бройля, соответствующей такому телу, окажется равной Я 6 62 - 10 - 27 см. Такая длина волны лежит очень далеко за пределами возможности ее обнаружения в любом дифракционном опыте, так как периодических структур с периодом d порядка К) - 2 см не существует. С увеличением массы т тела обнаружение волновых свойств у макроскопических тел становится еще менее возможным. [30]