Louis-Victor de Broglie,

the 7th Duke de Broglie,

(1892-1987)

From: Harris Benson,

University Physics

hp

Falowa natura cząstekMechanika falowa

Funkcja falowa (x) i jej interpretacja

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Fale materii (de Broglie’a)

L.V. de Broglie (1892-1987)

Nagroda Nobla 1929 (rozprawa doktorska)

„Natura kocha symetrię”

Światło natura dualistyczna

Materia również!

Elektrony, protony jako cząstki przejawiają

własności falowe

f,

mv

h

p

h długość fali cząstki

hfE energia cząstki

2

nl

Długość struny = całkowita wielokrotność

połówek fali

Fala stojąca

elektron = fala stojąca „rozpięta” na

orbicie Bohra

,...3,2,1

2 2

2

n

nnh

mvrmv

nhr

mv

h

nr

3 postulat Bohra!

Obraz falowo-mechaniczny naturalnie

prowadzi do kwantyzacji L

h

c

hf

c

Ep

Dualna natura światła koncepcja fotonu

„hipoteza” de Broglie’a czysto teoretyczna!

Wkrótce potwierdzona doświadczalnie:

1927 Davisson, Germer; (Bell Telephone Lab.)

odbijanie wiązki elektronów od niklowej tarczy

obraz dyfrakcyjny jak dla prom. X

(1921, Debye, Sherrer)

1928 G.P. Thomson; dyfrakcja elektronów na

cienkiej polikrystalicznej folii metalowej

* J.J. Thomson odkrycie elektronu (1898)

Początek rewolucji

Heisenberg, Schroedinger, Dirac, Born

Funkcja falowa cząstki

zasada komplementarności:

własności falowe i cząstkowe uzupełniają się

interesujący związek z modelem Bohra

nmvrL warunek kwantowania

• Louis de Broglie (1923): materia

przejawia również dualizm falowo

korpuskularny, podobnie jak światło.

• Długość fal materii jest bardzo mała(poza zasięgiem eksperymentu !)

• Dyfrakcja elektronów (neutronów) dopiero na poziomie atomowym.

• Doświadczenie Davissona i Germera(dyfrakcja i interferencja fal elektronowych).

From: Harris Benson,

University Physics

Promienie

Roentgena

elektrony

From: Harris Benson,

University Physics

Cząstki jako faledyfrakcja elektronów

(doświadczenie z 2-ma szczelinami)

Solvay Conference 1927

From: D.C. Giancoli: Physics for Scientists and Engineers

Interpretacja funkcji falowej )(x

„fala związana z cząstką”

De Broglie: cząstka fala

M. Born: prawdopodobieństwo

znalezienia cząstki w danym punkcie

E. Schroedinger:

cząstka pakiet falowy

Interpretacja funkcji falowej

Analogia do światła

w ogólności dla fali

2EI

2AI

Intesywność promieniowania w danym

punkcie obrazu interferencyjnego

dla fali światła

nI

w interpretacji fotonów:

liczba fotonów uderzająca w ten punkt

2Enzatem

From: Harris Benson, University Physics

Max Born (1882-1970)

Nobel 1954

2En2

dVtzyx2

),,,(prawdopodobieństwo znalezienia

cząstki w obszarze dV

informacja jaka część

całkowitej liczby zliczeń jest

zarejestrowana w punkcie x

)(2 x

Początkowo obraz losowy, po większej liczbie

zliczeń ( np. 104) obserwowany jest

charakterystyczny obraz dyfrakcyjny dla

pojedynczej szczeliny

(podobnie interferencja na dwóch szczelinach)

Teoria kwantowa: możemy mówić tylko o

prawdopodobieństwie, że cząstka zostanie

zaobserwowana w danym miejscu.

Wrocław, plac Wolności 4

Język świata kwantów:

mechanika kwantowa

- Porzucenie pojęć i intuicji

klasycznych (np. pojęcia trajektorii)

- Język prawdopodobieństwa

(funkcja falowa cząstki)

- Równanie Schroedingera

( liczby kwantowe)

- Zasada nieoznaczoności

Heisenberga

- Spin (fermiony i bozony)

- Zasada wykluczania Pauliego

- Nierozróżnialność cząstek

Sukces mechaniki

kwantowej

Unifikacja dualności

cząstkowo - falowej

Bardzo skuteczna teoria

fundamentalna wszystkich

procesów fizycznych

Zasada korespondencji

Kłopoty …