O.S.Ageeva, T.N.Stroganova, K.S.Chemezova
ធាតុនៃ QUANTUM
មេកានិច និងរូបវិទ្យានៃរដ្ឋរឹងមាំ
Tyumen ។ ឆ្នាំ ២០០៩
UDC 537(075):621.38
Ageeva O.S., Stroganova T.N., Chemezova K.S. ធាតុនៃមេកានិចកង់ទិច និងរូបវិទ្យាសភាពរឹង៖ សៀវភៅសិក្សា។ – Tyumen, TumGNGU, 2009. – 135 ទំ។
មូលដ្ឋានគ្រឹះរូបវិទ្យានៃមេកានិចកង់ទិច ទ្រឹស្ដីនៃចលនានៅក្នុងវាលនៃកម្លាំងសក្តានុពលត្រូវបានគូសបញ្ជាក់យ៉ាងខ្លី ឥទ្ធិពលផ្លូវរូងក្រោមដី អាតូមអ៊ីដ្រូសែន និងមូលដ្ឋានគ្រឹះរូបវន្តនៃប្រតិបត្តិការឡាស៊ែរត្រូវបានសិក្សា។
ទ្រឹស្តីក្រុមនៃសារធាតុរឹង ទ្រឹស្តីអេឡិចត្រូនិចនៃចរន្តនៃលោហធាតុ និងសារធាតុ semiconductors ដំណើរការរូបវ័ន្តនៅក្នុងលោហធាតុ សារធាតុ semiconductors ការប្រសព្វ p-n ត្រូវបានពិចារណា បញ្ហាទាក់ទងនឹងប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍ semiconductor និង microelectronic ជាក់លាក់ត្រូវបានពិភាក្សា។
មានបំណងសម្រាប់និស្សិតនៃឯកទេសបច្ចេកទេសនៃសាកលវិទ្យាល័យ Tyumen Oil and Gas ។
អ៊ីល 79 តារាងទី 5 ។
អ្នកវាយតម្លៃ៖ V.A. Mikheev បេក្ខជនរូបវិទ្យា និងគណិតវិទ្យា។ វិទ្យាសាស្រ្ត, ប្រធាននាយកដ្ឋានវិទ្យុសកម្ម, សាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋ Tyumen; V.F. Novikov បណ្ឌិតរូបវិទ្យា និងគណិតវិទ្យា។ វិទ្យាសាស្រ្តសាស្រ្តាចារ្យប្រធាននាយកដ្ឋានរូបវិទ្យាលេខ 1 នៃសាកលវិទ្យាល័យ Tyumen State Oil and Gas ។
© Oil and Gas University Publishing House, ឆ្នាំ ២០០៩
PREFACE
វឌ្ឍនភាពដ៏ធំសម្បើមក្នុងវិស័យវិស្វកម្មអគ្គិសនី និងអេឡិចត្រូនិចត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់យ៉ាងខ្លាំងជាមួយនឹងភាពជោគជ័យនៃរូបវិទ្យារដ្ឋរឹងមាំ ដូច្នេះវិស្វករទំនើប ដោយមិនគិតពីជំនាញណាមួយ ត្រូវតែមានចំណេះដឹងអប្បបរមាជាក់លាក់ក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រនេះ។ នៅក្នុងវេន រូបវិទ្យានៃរដ្ឋរឹងគឺផ្អែកលើមេកានិចកង់ទិច។
មេកានិច Quantum គឺជាវិទ្យាសាស្ត្រនៃចលនានៃមីក្រូភាគល្អិត - អេឡិចត្រុង នុយក្លេអុង អាតូម។ ភាគល្អិតទាំងនេះគោរពច្បាប់ខុសគ្នាជាងតួម៉ាក្រូស្កូបដែលមានអាតូមជាច្រើន។ លក្ខណៈពិសេសចម្បងនៃ microparticles គឺថាពួកគេមានលក្ខណៈសម្បត្តិនៃរលកមួយ។ លើសពីនេះទៅទៀតលក្ខណៈជាច្រើននៃភាគល្អិត (ថាមពល, សន្ទុះ, សន្ទុះមុំ) ក្នុងករណីភាគច្រើនអាចមានតម្លៃដាច់ពីគ្នា និងផ្លាស់ប្តូរតែនៅក្នុងផ្នែកមួយចំនួនប៉ុណ្ណោះ - quanta ។ នេះគឺជាកន្លែងដែលឈ្មោះបានមកពី - មេកានិចកង់ទិច។
អក្សរសិល្ប៍ឯកទេសដែលអាចរកបាននាពេលបច្ចុប្បន្នស្តីពីមេកានិចកង់ទិច និងរូបវិទ្យារដ្ឋរឹង បង្ហាញពីការសិក្សាលម្អិត និងលម្អិតនៃប្រធានបទនេះ; វាប្រើឧបករណ៍គណិតវិទ្យាដ៏ស្មុគស្មាញ ហើយមិនត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់សិស្សដែលវិន័យនេះមិនមែនជាមុខវិជ្ជាចម្បងនោះទេ។ ទន្ទឹមនឹងនេះ នៅក្នុងសៀវភៅសិក្សាអំពីមុខវិជ្ជាទូទៅនៃរូបវិទ្យា បញ្ហាមួយចំនួនដែលទាក់ទងនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃអង្គធាតុរឹងគឺត្រូវបានគ្របដណ្តប់មិនគ្រប់គ្រាន់ ឬមិនត្រូវបានពិចារណាទាល់តែសោះ។ ការតភ្ជាប់រវាងសមីការនៃមេកានិចកង់ទិច ដំណោះស្រាយរបស់ពួកគេ និងប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក អុបទិក និងអុបទិកទំនើប ជាក្បួនគឺមិនអាចមើលឃើញទេ។
អ្នកនិពន្ធសៀវភៅដៃនេះបានព្យាយាមបំពេញផ្នែកខ្លះនៃគម្លាតដែលមានស្រាប់នៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍អប់រំស្តីពីមេកានិចកង់ទិច និងរូបវិទ្យារដ្ឋរឹង ហើយបង្ហាញផ្នែកខ្លះនៃវគ្គសិក្សាធំ និងស្មុគស្មាញនេះក្នុងទម្រង់ដែលអាចចូលបានសម្រាប់និស្សិតសាកលវិទ្យាល័យបច្ចេកទេសដែលកំពុងសិក្សាមុខវិជ្ជារូបវិទ្យាទូទៅ។ នៅក្នុងឆ្នាំសិក្សា។ ការយកចិត្តទុកដាក់ចម្បងនៅក្នុងសៀវភៅណែនាំគឺត្រូវបានបង់ទៅឱ្យការពិចារណាលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃលោហៈនិង semiconductors ពីទស្សនៈនៃទ្រឹស្តីក្រុមនៃសារធាតុរាវ។
បញ្ហាចម្បងនៃមេកានិចកង់ទិចត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងជំពូកទី 1។ វាក៏ផ្តល់នូវមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃរបៀបដែលឡាស៊ែរដំណើរការផងដែរ។ ជំពូកទី 2-4 ត្រូវបានឧទ្ទិសដល់ការវិភាគនៃឥរិយាបទរបស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ លក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីនៃលោហៈ និងសារធាតុ semiconductors ។ បាតុភូតនៃចរន្តនៃ semiconductors ត្រូវបានពិនិត្យយ៉ាងលំអិត ហើយឧទាហរណ៍នៃការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៃបាតុភូតនេះត្រូវបានផ្តល់ឱ្យ។ ជំពូកទី 5-7 ពិភាក្សាអំពីការផ្លាស់ប្តូរ pn និងបាតុភូតអុបទិកមួយចំនួននៅក្នុង semiconductors ។ នៅក្នុងផ្នែកនៃសៀវភៅដៃនេះ ការយកចិត្តទុកដាក់យ៉ាងច្រើនត្រូវបានបង់ទៅលើដំណើរការរាងកាយដែលស្ថិតនៅក្រោមប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកទំនើប និងឧបករណ៍មីក្រូអេឡិចត្រូនិច។
ធាតុផ្សំនៃយន្តការ QUANTUM
សម្មតិកម្មរបស់ De Broglie ។ រលក - ភាគល្អិតទ្វេនៃមីក្រូភាគ
នៅឆ្នាំ 1924 Louis de Broglie បានដាក់ចេញនូវសម្មតិកម្មមួយ៖ ភាពស្មើគ្នានៃរលកភាគល្អិតនៃលក្ខណៈសម្បត្តិដែលបង្កើតឡើងសម្រាប់ពន្លឺមានតួអក្សរជាសកល។ ភាគល្អិតទាំងអស់ដែលមានសន្ទុះកំណត់មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលក។ ចលនានៃភាគល្អិតត្រូវគ្នាទៅនឹងដំណើរការរលកជាក់លាក់មួយ។
អតិសុខុមប្រាណផ្លាស់ទីនីមួយៗត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងលក្ខណៈនៃសរីរាង្គ៖ ថាមពល អ៊ីនិងលក្ខណៈ Impulse និងរលក - ប្រវែងរលក λ ឬប្រេកង់ ν ។ ថាមពលសរុបនៃភាគល្អិត និងសន្ទុះរបស់វាត្រូវបានកំណត់ដោយរូបមន្ត
; (1.1.1)
. (1.1.2)
ប្រវែងរលកដែលភ្ជាប់ជាមួយភាគល្អិតផ្លាស់ទីត្រូវបានកំណត់ដោយកន្សោម
. (1.1.3)
ការបញ្ជាក់ដោយពិសោធន៍នៃសម្មតិកម្មរបស់ de Broglie ត្រូវបានទទួលនៅក្នុងការពិសោធន៍លើការបំភាយអេឡិចត្រុងលើគ្រីស្តាល់។ ចូរយើងពិចារណាដោយសង្ខេបអំពីខ្លឹមសារនៃការពិសោធន៍ទាំងនេះ។
ស៊េរីនៃការពិសោធន៍បានធ្វើឡើងក្នុងទសវត្សរ៍ទី 10-20 ។ សតវត្សទី XX បានបង្ហាញថាភាគល្អិតដែលជាធម្មតាត្រូវបានគេគិតថាជា "បណ្តុំនៃសាកលលោក" គ្រាប់បាល់រឹង - corpuscles បង្ហាញពីលក្ខណៈសម្បត្តិរលក។ ការបង្វែរអេឡិចត្រុងនៅលើគ្រីស្តាល់ត្រូវបានបង្ហាញ ពោលគឺឧ។ ធ្នឹមអេឡិចត្រុងមានឥរិយាបទស្រដៀងទៅនឹងរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ នៅឆ្នាំ 1924 លោក Louis de Broglie បានសន្មតថាភាគល្អិតទាំងអស់ (ហើយដូច្នេះសាកសពទាំងអស់ដែលមានភាគល្អិតទាំងនេះ) មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលក។ រង្វាស់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិរលកទាំងនេះគឺជាអ្វីដែលគេហៅថា de Broglie រលកចម្ងាយ . ជាការពិត ចូរយើងប្រៀបធៀប quantum (photon) នៃ frequency n និង wavelength l = c/n និង electron ជាមួយនឹង momentum р = m អ៊ី v:
.
តម្លៃនៃ l B សម្រាប់រូបកាយធម្មតាគឺតូចខ្លាំងណាស់ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិរលករបស់វាមិនអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញទេ (សូមចាំថា: សម្រាប់ការបង្វែរវាត្រូវបានគេតម្រូវឱ្យទំហំនៃវត្ថុត្រូវតាមលំដាប់នៃ l) ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលលក្ខណៈសម្បត្តិរលកនៃតែភាគល្អិតពន្លឺដូចជាអេឡិចត្រុងលេចឡើងនៅក្នុងការពិសោធន៍។ វត្ថុធំបំផុតដែលលក្ខណៈសម្បត្តិរលកត្រូវបានបង្ហាញគឺម៉ូលេគុល fullerene C 60 និង C 70 (ម៉ាស់ ~ 10 -24 គីឡូក្រាម) ។
ដូច្នេះ គំនិតដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៃពេលវេលារបស់យើងគឺគំនិតនៃការរួបរួមនៃគ្រប់ទម្រង់នៃរូបធាតុ សារធាតុ និងវាល។ មិនមានភាពខុសគ្នាជាមូលដ្ឋានរវាងពួកវាទេ រូបធាតុអាចបង្ហាញដោយខ្លួនវាទាំងជាសារធាតុ និងជាវាល។ គំនិតនេះត្រូវបានគេហៅថា ភាគល្អិតរលកពីរនិយម (ទ្វេ) នៃរូបធាតុ.
ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ យើងត្រូវបានគេបង្ខំឱ្យកំណត់លក្ខណៈបរិមាណដែលអាចសង្កេតបានទាំងអស់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃវិទ្យាសាស្រ្តបុរាណពោលគឺឧ។ នៅកម្រិតនៃ macrocosm ដែលយើងខ្លួនឯងមាន។ វាពិបាកសម្រាប់យើងក្នុងការស្រមៃមើលវត្ថុដែលមានទាំងភាគល្អិត និងរលក ពីព្រោះយើងមិនជួបវត្ថុបែបនេះនៅក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ។ វាចាំបាច់ក្នុងការបំបែកគំនិតទាំងនេះសម្រាប់គោលបំណងវិធីសាស្រ្ត។ ហេតុផលស្ថិតនៅក្នុងភាពស្មុគស្មាញនៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងដែលជាមនុស្សគិត។ វិទ្យាសាស្រ្តនៃ cybernetics បង្ហាញថាប្រព័ន្ធផលិតដោយខ្លួនឯងត្រូវតែមានកម្រិតខ្ពស់នៃភាពស្មុគស្មាញ។ យើងសិក្សាមីក្រូវើល ហាក់ដូចជាមកពីខាងក្រៅ ដែលមានលក្ខណៈស្មុគ្រស្មាញក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធច្រើនជាងវត្ថុរបស់វា។ វាច្បាស់ណាស់ហើយសម្រាប់តែហេតុផលនេះប៉ុណ្ណោះដែលថាភាពទ្វេនៃរូបធាតុហាក់ដូចជាយើងមិនមែនជាកម្មសិទ្ធិជាក់ស្តែង ធម្មជាតិ និងធម្មជាតិរបស់វា។
3. ថាមវន្តនៃមីក្រូភាគល្អិត។ គោលការណ៍មិនប្រាកដប្រជារបស់ Heisenberg
ប្រសិនបើភាគល្អិតបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិនៃរលក នោះវាដូចជាព្រិលក្នុងលំហ ដែលតំណាងឱ្យកញ្ចប់ព័ត៌មានរលក។ ក្នុងករណីនេះវាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការនិយាយអំពីកូអរដោនេរបស់វា។ ប៉ុន្តែវាមិនអាចទៅរួចទេ ជាឧទាហរណ៍ ដើម្បីយកការចាប់ផ្តើមនៃកញ្ចប់រលក ឬកូអរដោនេនៃអតិបរមានៃស្រោមសំបុត្ររបស់វា?
វាប្រែថាភាពមិនប្រាកដប្រជានៃកូអរដោនេនៃ microparticle គឺជាទ្រព្យសម្បត្តិជាមូលដ្ឋាននៃ microworld លើសពីនេះល្បឿននៃ microparticle មួយក៏មិនអាចវាស់វែងបានត្រឹមត្រូវដែរ។ ការពិតនេះមិនមានពាក់ព័ន្ធនឹងភាពត្រឹមត្រូវនៃឧបករណ៍វាស់នោះទេ។
ជាការពិតណាស់ ស្រមៃថាយើងកំពុងព្យាយាមវាស់ទីតាំង និងល្បឿននៃភាគល្អិត ហើយប្រើពន្លឺសម្រាប់រឿងនេះ។ ចម្ងាយអប្បបរមាដែលយើងអាចវាស់បាននឹងត្រូវបានកំណត់ដោយប្រវែងរលកនៃពន្លឺនេះ ហើយកាន់តែខ្លី ការវាស់វែងនឹងកាន់តែត្រឹមត្រូវ។ ប៉ុន្តែប្រវែងរលកពន្លឺកាន់តែខ្លី ប្រេកង់របស់វាកាន់តែខ្ពស់ និងថាមពលរបស់កង់តមកាន់តែធំ។ កង់ទិចដែលមានថាមពលខ្ពស់នឹងធ្វើអន្តរកម្មជាមួយភាគល្អិតដែលកំពុងសិក្សា ហើយផ្ទេរផ្នែកនៃថាមពលរបស់វាទៅវា។ ល្បឿនដែលយើងវាស់នៅទីបំផុតនឹងមិនមែនជាល្បឿនដំបូងនៃភាគល្អិតដែលចង់បាននោះទេ ប៉ុន្តែជាផលវិបាកនៃអន្តរកម្មរបស់វាជាមួយឧបករណ៍វាស់។ ដូច្នេះ យើងវាស់កូអរដោណេកាន់តែត្រឹមត្រូវ ការវាស់ល្បឿនកាន់តែត្រឹមត្រូវតិច ហើយច្រាសមកវិញ។
សម្រាប់រលក x p = l E/c = l hn/c =l h/l = h- នេះគឺជាភាពត្រឹមត្រូវអតិបរមា។
រូបមន្តបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងរវាងភាពមិនប្រាកដប្រជាក្នុងការស្វែងរកកូអរដោនេ Xនិងកម្លាំងជំរុញ រភាគល្អិតត្រូវបានទទួលជាលើកដំបូងដោយ W. Heisenberg ហើយដាក់ឈ្មោះរបស់គាត់ថា:
Dх Dр ³ ម៉ោង -
- គោលការណ៍មិនប្រាកដប្រជារបស់ Heisenberg ។
ទំនាក់ទំនងស្រដៀងគ្នាមានសម្រាប់ភាពមិនប្រាកដប្រជា Dу និង Dz ។
សម្រាប់ថាមពល និងពេលវេលាមិនច្បាស់លាស់ យើងទទួលបាន៖
ដូច្នេះ គោលការណ៍នៃភាពមិនប្រាកដប្រជា គឺជាទ្រព្យសម្បត្តិជាមូលដ្ឋាននៃធម្មជាតិ ដោយមិនជាប់ទាក់ទងនឹងភាពមិនល្អឥតខ្ចោះនៃឧបករណ៍វាស់ស្ទង់នោះទេ ប៉ុន្តែមានលក្ខណៈជាមូលដ្ឋាន។
គោលការណ៍នៃភាពមិនប្រាកដប្រជា រួមជាមួយនឹងគំនិតនៃ quanta បានបង្កើតមូលដ្ឋាននៃមេកានិចកង់ទិចថ្មី គំនិត និងជួរនៃបញ្ហាដែលមានលក្ខណៈបដិវត្តន៍តាមរបៀបខុសពីអ្វីៗទាំងអស់ដែលធ្លាប់ស្គាល់ពីមុនមកចំពោះវិទ្យាសាស្ត្រ។ គំរូវិទ្យាសាស្ត្រត្រូវបានខូច ដែលជាវិធីសាស្រ្តថ្មីជាមូលដ្ឋានក្នុងការពិចារណាអំពីបាតុភូតនៃពិភពមីក្រូវ៉េវ ដែលក្រោយមកបានប្រែទៅជាមានផ្លែផ្កាច្រើននៅក្នុងផ្នែកផ្សេងទៀតនៃវិទ្យាសាស្ត្រ។
ចំនុចខ្វះខាតនៃទ្រឹស្តីរបស់ Bohr បានចង្អុលបង្ហាញពីតម្រូវការក្នុងការពិនិត្យឡើងវិញនូវមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃទ្រឹស្តី Quantum និងគំនិតអំពីធម្មជាតិនៃ microparticles (អេឡិចត្រុង ប្រូតុង ។ល។)។ សំណួរបានកើតឡើងអំពីរបៀបដែលតំណាងយ៉ាងទូលំទូលាយនៃអេឡិចត្រុងក្នុងទម្រង់ជាភាគល្អិតមេកានិកតូចមួយដែលកំណត់ដោយកូអរដោណេជាក់លាក់ និងល្បឿនជាក់លាក់មួយ។
យើងដឹងរួចហើយថាប្រភេទនៃ dualism ត្រូវបានសង្កេតឃើញនៅក្នុងបាតុភូតអុបទិក។ រួមជាមួយនឹងបាតុភូតនៃការសាយភាយ និងការជ្រៀតជ្រែក (បាតុភូតរលក) បាតុភូតដែលកំណត់លក្ខណៈនៃសរីរាង្គនៃពន្លឺ (បែបផែន photoelectric, ឥទ្ធិពល Compton) ក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញផងដែរ។
នៅឆ្នាំ 1924 លោក Louis de Broglie បានសន្មត់ដូច្នេះ dualism មិនមែនជាលក្ខណៈនៃបាតុភូតអុបទិកតែប៉ុណ្ណោះ ,ប៉ុន្តែមានតួអក្សរសកល។ ភាគល្អិតនៃរូបធាតុក៏មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលកផងដែរ។ .
លោក Louis de Broglie បានសរសេរថា "នៅក្នុងអុបទិក" អស់រយៈពេលមួយសតវត្ស វិធីសាស្ត្រពិនិត្យសាកសពត្រូវបានធ្វេសប្រហែសពេកក្នុងការប្រៀបធៀបជាមួយនឹងរលកទីមួយ។ តើមិនមានកំហុសផ្ទុយគ្នាត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងទ្រឹស្ដីរូបធាតុឬ?»។ ដោយសន្មត់ថាភាគល្អិតនៃរូបធាតុ រួមជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសារពាង្គកាយ ក៏មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលកដែរ ដឺ Broglie បានផ្ទេរទៅករណីនៃភាគល្អិតនៃរូបធាតុ ដែលជាច្បាប់ដូចគ្នានៃការផ្លាស់ប្តូរពីរូបភាពមួយទៅរូបភាពមួយទៀតដែលមានសុពលភាពក្នុងករណីពន្លឺ។
ប្រសិនបើ photon មានថាមពល និងសន្ទុះ នោះភាគល្អិត (ឧទាហរណ៍ អេឡិចត្រុង) ដែលផ្លាស់ទីក្នុងល្បឿនជាក់លាក់មួយ មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលក ពោលគឺឧ។ ចលនានៃភាគល្អិតអាចចាត់ទុកថាជាចលនានៃរលក។
យោងទៅតាមមេកានិចកង់ទិច ចលនាសេរីនៃភាគល្អិតដែលមានម៉ាស មនិងសន្ទុះ (ដែលυជាល្បឿនភាគល្អិត) អាចត្រូវបានតំណាងជារលកឯកតានៃយន្តហោះ ( de Broglie wave) ជាមួយនឹងរលក
| (3.1.1) |
បន្តពូជក្នុងទិសដៅដូចគ្នា (ឧទាហរណ៍ក្នុងទិសដៅអ័ក្ស X) ដែលភាគល្អិតផ្លាស់ទី (រូបភាព 3.1) ។
ការពឹងផ្អែកលើមុខងាររលកនៅលើកូអរដោណេ Xត្រូវបានផ្តល់ឱ្យដោយរូបមន្ត
| , | (3.1.2) |
កន្លែងណា - លេខរលក , ក វ៉ិចទ័ររលក តម្រង់ឆ្ពោះទៅរកការសាយភាយនៃរលក ឬតាមបណ្តោយចលនានៃភាគល្អិត៖
| . | (3.1.3) |
ដូច្នេះ វ៉ិចទ័ររលក monochromaticទាក់ទងនឹង microparticle ផ្លាស់ទីដោយសេរី សមាមាត្រទៅនឹងសន្ទុះរបស់វា ឬសមាមាត្រច្រាសទៅនឹងប្រវែងរលក.
ដោយសារថាមពល kinetic នៃភាគល្អិតដែលមានចលនាយឺតៗ នោះ ប្រវែងរលកក៏អាចត្រូវបានបង្ហាញតាមរយៈថាមពល៖
| . | (3.1.4) |
នៅពេលដែលភាគល្អិតមានអន្តរកម្មជាមួយវត្ថុមួយចំនួន - ជាមួយគ្រីស្តាល់ ម៉ូលេគុល ។ល។ - ការផ្លាស់ប្តូរថាមពលរបស់វា៖ ថាមពលសក្តានុពលនៃអន្តរកម្មនេះត្រូវបានបន្ថែមទៅវា ដែលនាំទៅរកការផ្លាស់ប្តូរនៃចលនានៃភាគល្អិត។ ដូច្នោះហើយ ធម្មជាតិនៃការសាយភាយនៃរលកដែលទាក់ទងនឹងការផ្លាស់ប្តូរភាគល្អិត ហើយរឿងនេះកើតឡើងស្របតាមគោលការណ៍ទូទៅចំពោះបាតុភូតរលកទាំងអស់។ ដូច្នេះ លំនាំធរណីមាត្រមូលដ្ឋាននៃការសាយភាយភាគល្អិតគឺមិនខុសពីលំនាំនៃការសាយភាយនៃរលកណាមួយឡើយ។ លក្ខខណ្ឌទូទៅសម្រាប់ការបង្វែររលកនៃធម្មជាតិណាមួយគឺ ភាពស្របគ្នានៃប្រវែងនៃរលកឧប្បត្តិហេតុ λ ជាមួយចម្ងាយ ឃ រវាងមជ្ឈមណ្ឌលបែកខ្ញែក: .
សម្មតិកម្មរបស់ Louis de Broglie គឺបដិវត្តន៍ សូម្បីតែសម្រាប់សម័យបដិវត្តន៍ក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រក៏ដោយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភ្លាមៗនោះវាត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការពិសោធន៍ជាច្រើន។
ភាពមិនគ្រប់គ្រាន់នៃទ្រឹស្តីរបស់ Bohr បានចង្អុលបង្ហាញពីតម្រូវការដើម្បីពិនិត្យឡើងវិញនូវមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃទ្រឹស្តី Quantum និងគំនិតអំពីធម្មជាតិនៃមីក្រូភាគល្អិត (អេឡិចត្រុង ប្រូតុង ។ល។)។ សំណួរបានកើតឡើងអំពីរបៀបដែលតំណាងយ៉ាងទូលំទូលាយនៃអេឡិចត្រុងក្នុងទម្រង់ជាភាគល្អិតមេកានិកតូចមួយដែលកំណត់ដោយកូអរដោណេជាក់លាក់ និងល្បឿនជាក់លាក់មួយ។
ជាលទ្ធផលនៃគំនិតស៊ីជម្រៅអំពីធម្មជាតិនៃពន្លឺ វាច្បាស់ណាស់ថាប្រភេទនៃភាពពីរត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងបាតុភូតអុបទិក។ រួមជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃពន្លឺដែលភាគច្រើនបង្ហាញដោយផ្ទាល់នូវធម្មជាតិនៃរលករបស់វា (ការជ្រៀតជ្រែក ការបង្វែរ) មានលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតដែលគ្រាន់តែបង្ហាញដោយផ្ទាល់នូវលក្ខណៈនៃសរីរាង្គរបស់វា (ឥទ្ធិពល photoelectric បាតុភូត Compton) ។
នៅឆ្នាំ 1924 លោក Louis de Broglie បានដាក់ចេញនូវសម្មតិកម្មយ៉ាងមុតមាំថា dualism មិនមែនជាលក្ខណៈនៃបាតុភូតអុបទិកតែម្នាក់ឯងនោះទេ ប៉ុន្តែមានអត្ថន័យជាសកល។ គាត់បានសរសេរថា "នៅក្នុងអុបទិក" គាត់បានសរសេរថា "សម្រាប់មួយសតវត្ស វិធីសាស្ត្រពិនិត្យសាកសពត្រូវបានធ្វេសប្រហែសពេកក្នុងការប្រៀបធៀបជាមួយនឹងរលកទីមួយ។ តើមិនមែនជាកំហុសផ្ទុយគ្នាដែលបានធ្វើឡើងក្នុងទ្រឹស្ដីរូបធាតុឬ?»។ ដោយសន្មត់ថាភាគល្អិតនៃរូបធាតុ រួមជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃសារពាង្គកាយ ក៏មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលកដែរ ដឺ Broglie បានផ្ទេរទៅករណីនៃភាគល្អិតនៃរូបធាតុ ដែលជាច្បាប់ដូចគ្នានៃការផ្លាស់ប្តូរពីរូបភាពមួយទៅរូបភាពមួយទៀតដែលមានសុពលភាពក្នុងករណីពន្លឺ។ ហ្វូតុនមានថាមពល
និងកម្លាំងជំរុញ
យោងតាមគំនិតរបស់ de Broglie ចលនានៃអេឡិចត្រុង ឬភាគល្អិតផ្សេងទៀតត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការរលក ដែលប្រវែងរលកស្មើនឹង
និងភាពញឹកញាប់
សម្មតិកម្មរបស់ De Broglie ត្រូវបានបញ្ជាក់ភ្លាមៗដោយពិសោធន៍។ Davisson និង Germer បានសិក្សានៅឆ្នាំ 1927 ការឆ្លុះបញ្ចាំងនៃអេឡិចត្រុងពីគ្រីស្តាល់នីកែលតែមួយដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រព័ន្ធគូប។
ធ្នឹមតូចចង្អៀតនៃអេឡិចត្រុង monoenergetic ត្រូវបានដឹកនាំទៅលើផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ ដីកាត់កែងទៅនឹងអង្កត់ទ្រូងធំនៃកោសិកាគ្រីស្តាល់ (ប្លង់គ្រីស្តាល់ស្របទៅនឹងផ្ទៃនេះត្រូវបានកំណត់ក្នុងគ្រីស្តាល់ដោយសន្ទស្សន៍ (111) សូមមើល § 45) ។ អេឡិចត្រុងដែលឆ្លុះបញ្ចាំងត្រូវបានប្រមូលដោយអេឡិចត្រូតរាងស៊ីឡាំងភ្ជាប់ទៅនឹង galvanometer (រូបភាព 18.1) ។ អាំងតង់ស៊ីតេនៃធ្នឹមឆ្លុះបញ្ចាំងត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណពីចរន្តដែលហូរតាម galvanometer ។ ល្បឿននិងមុំអេឡិចត្រុងត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរ។ នៅក្នុងរូបភព។ រូបភាព 18.2 បង្ហាញពីភាពអាស្រ័យនៃចរន្តដែលវាស់ដោយ galvanometer នៅលើមុំនៅថាមពលអេឡិចត្រុងផ្សេងៗ។
អ័ក្សបញ្ឈរនៅក្នុងក្រាហ្វកំណត់ទិសដៅនៃធ្នឹមឧប្បត្តិហេតុ។ កម្លាំងបច្ចុប្បន្នក្នុងទិសដៅមួយត្រូវបានតំណាងដោយប្រវែងនៃផ្នែកមួយដែលត្រូវបានដកចេញពីប្រភពដើមទៅចំនុចប្រសព្វជាមួយខ្សែកោង។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីតួលេខដែលការខ្ចាត់ខ្ចាយបានប្រែទៅជាខ្លាំងជាពិសេសនៅមុំជាក់លាក់មួយ។ មុំនេះត្រូវគ្នាទៅនឹងការឆ្លុះបញ្ចាំងពីយន្តហោះអាតូមិច ចម្ងាយរវាង d ត្រូវបានគេស្គាល់ពីការសិក្សាកាំរស្មីអ៊ិច។ នៅត្រង់នេះ កម្លាំងបច្ចុប្បន្នបានប្រែទៅជាមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសនៅតង់ស្យុងដែលបង្កើនល្បឿននៃ 54 V. ប្រវែងរលកដែលត្រូវគ្នានឹងវ៉ុលនេះដែលគណនាដោយប្រើរូបមន្ត (18.1) គឺស្មើនឹង 1.67 A ។
រលក Bragg បំពេញលក្ខខណ្ឌ
គឺស្មើនឹង 1.65 A. ភាពចៃដន្យគឺគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងណាស់ដែលការពិសោធន៍របស់ Davisson និង Germer គួរតែត្រូវបានទទួលស្គាល់ថាជាការបញ្ជាក់ដ៏អស្ចារ្យនៃគំនិតរបស់ de Broglie ។
G. P. Thomson (1927) និងដោយឯករាជ្យពីគាត់ P. S. Tartakovsky បានទទួលលំនាំនៃការបង្វែរនៅពេលធ្នឹមអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់បន្ទះដែក។ ការពិសោធន៍ត្រូវបានអនុវត្តដូចខាងក្រោម (រូបភាព 18.3) ។ ធ្នឹមនៃអេឡិចត្រុងដែលបង្កើនល្បឿនដោយភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលនៃលំដាប់នៃគីឡូវ៉ុលជាច្រើនបានឆ្លងកាត់បន្ទះដែកស្តើងហើយធ្លាក់លើចានរូបថត។ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងប៉ះនឹងចានថតរូប វាមានឥទ្ធិពលដូចគ្នាទៅលើវាដូចជាហ្វូតុន។ គំរូនៃការបំភាយអេឡិចត្រុងនៃមាសដែលទទួលបានតាមវិធីនេះ (រូបភាព 18.4, ក) ត្រូវបានប្រៀបធៀបជាមួយនឹងគំរូនៃការបំភាយកាំរស្មីអ៊ិចនៃអាលុយមីញ៉ូមដែលទទួលបានក្រោមលក្ខខណ្ឌស្រដៀងគ្នា (រូបភាព 18.4, ខ) ។
ភាពស្រដៀងគ្នានៃរូបភាពទាំងពីរគឺគួរអោយចាប់អារម្មណ៍ Stern និងអ្នកសហការរបស់គាត់បានបង្ហាញថាបាតុភូតនៃការបង្វែរត្រូវបានរកឃើញផងដែរនៅក្នុងធ្នឹមអាតូមិកនិងម៉ូលេគុល។ នៅក្នុងករណីខាងលើទាំងអស់ លំនាំនៃការបង្វែរ។ ត្រូវគ្នាទៅនឹងរលកដែលកំណត់ដោយទំនាក់ទំនង (18.1)។
នៅក្នុងការពិសោធន៍របស់ Davisson និង Germer ក៏ដូចជានៅក្នុងការពិសោធន៍របស់ Thomson អាំងតង់ស៊ីតេនៃធ្នឹមអេឡិចត្រុងគឺអស្ចារ្យណាស់ដែលអេឡិចត្រុងមួយចំនួនធំបានឆ្លងកាត់គ្រីស្តាល់ក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ ដូច្នេះ គេអាចសន្មត់បានថា លំនាំនៃការសាយភាយដែលបានសង្កេតគឺដោយសារតែការចូលរួមក្នុងពេលដំណាលគ្នានៃចំនួនអេឡិចត្រុងដ៏ច្រើននៅក្នុងដំណើរការ ហើយអេឡិចត្រុងបុគ្គលដែលឆ្លងកាត់គ្រីស្តាល់មិនរកឃើញការបំភាយទេ។ ដើម្បីបញ្ជាក់បញ្ហានេះ រូបវិទូសូវៀត L.M. Biberman, N.G. Sushkin និង V.A. Fabrikant បានធ្វើការពិសោធន៍មួយនៅឆ្នាំ 1949 ដែលអាំងតង់ស៊ីតេនៃធ្នឹមអេឡិចត្រុងខ្សោយខ្លាំង ដែលអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ម្តងមួយៗ។ ចន្លោះពេលរវាងការឆ្លងកាត់ពីរបន្តបន្ទាប់គ្នានៃអេឡិចត្រុងឆ្លងកាត់គ្រីស្តាល់គឺប្រហែល 30,000 ដងច្រើនជាងពេលដែលវាយកអេឡិចត្រុងដើម្បីធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ទាំងមូល។ ជាមួយនឹងការប៉ះពាល់គ្រប់គ្រាន់ គំរូនៃការបង្វែរត្រូវបានទទួល ដែលមិនខុសពីអ្វីដែលសង្កេតឃើញនៅអាំងតង់ស៊ីតេធ្នឹមធម្មតា។ ដូច្នេះ វាត្រូវបានបង្ហាញថា លក្ខណៈសម្បត្តិរលកមាននៅក្នុងអេឡិចត្រុងនីមួយៗ។
ភាគល្អិតនៃរូបធាតុ
ធម្មជាតិរលកភាគល្អិតទ្វេ
នៅឆ្នាំ 1924 រូបវិទូជនជាតិបារាំងលោក Louis de Broglie បានដាក់ចេញនូវសម្មតិកម្មមួយដែលយោងទៅតាមចលនារបស់អេឡិចត្រុង ឬភាគល្អិតផ្សេងទៀតត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការរលក។ រលកនៃដំណើរការនេះ៖
និងភាពញឹកញាប់ ω = អ៊ី/ħ, i.e. wave-particle duaality មាននៅក្នុងភាគល្អិតទាំងអស់ដោយគ្មានករណីលើកលែង។
ប្រសិនបើភាគល្អិតមានថាមពល kinetic អ៊ីបន្ទាប់មកវាត្រូវគ្នានឹងរលក de Broglie៖
សម្រាប់អេឡិចត្រុងបង្កើនល្បឿនដោយភាពខុសគ្នាសក្តានុពល
, ថាមពល kinetic 
, និងប្រវែងរលក
Å. (2.1)
ការពិសោធន៍ដោយ Davisson និង Germer (1927) ។គំនិតនៃការពិសោធន៍របស់ពួកគេមានដូចខាងក្រោម។ ប្រសិនបើធ្នឹមនៃអេឡិចត្រុងមានលក្ខណៈសម្បត្តិរលក នោះយើងអាចរំពឹងថា ទោះបីជាមិនដឹងពីយន្តការនៃការឆ្លុះបញ្ចាំងនៃរលកទាំងនេះក៏ដោយ ការឆ្លុះបញ្ចាំងរបស់ពួកគេពីគ្រីស្តាល់នឹងមានតួអក្សរជ្រៀតជ្រែកដូចគ្នានឹងកាំរស្មីអ៊ិចដែរ។
នៅក្នុងការពិសោធន៍មួយស៊េរីដោយ Davisson និង Germer ដើម្បីរកឱ្យឃើញ diffraction maxima (ប្រសិនបើមាន) វ៉ុលបង្កើនល្បឿននៃអេឡិចត្រុងហើយក្នុងពេលតែមួយទីតាំងរបស់ឧបករណ៍ចាប់ត្រូវបានវាស់។ ឃ(សូចនាករនៃអេឡិចត្រុងឆ្លុះបញ្ចាំង) ។ ការពិសោធន៍បានប្រើគ្រីស្តាល់តែមួយនៃនីកែល (ប្រព័ន្ធគូប) ដីដូចបង្ហាញក្នុងរូប 2.1 ។
ប្រសិនបើវាត្រូវបានបង្វិលជុំវិញអ័ក្សបញ្ឈរទៅទីតាំងដែលត្រូវនឹងលំនាំនោះក្នុងទីតាំងនេះ ផ្ទៃដីត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយជួរដេកធម្មតានៃអាតូមកាត់កែងទៅនឹងយន្តហោះនៃឧប្បត្តិហេតុ (យន្តហោះនៃលំនាំ) ចម្ងាយរវាងនោះ។ d= 0.215 nm ។
ឧបករណ៍ចាប់ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងយន្តហោះនៃឧប្បត្តិហេតុដោយផ្លាស់ប្តូរមុំ θ. នៅមុំ θ = 50 °និងវ៉ុលបង្កើនល្បឿន យូ = 54A អតិបរមាជាក់លាក់នៃអេឡិចត្រុងដែលឆ្លុះបញ្ចាំងត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ ដ្យាក្រាមប៉ូលដែលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព 2.2 ។
អតិបរមានេះអាចត្រូវបានបកស្រាយថាជាការជ្រៀតជ្រែកលំដាប់ទីមួយជាអតិបរមាពីក្រឡាចត្រង្គបង្វែររាបស្មើជាមួយនឹងរយៈពេលមួយ។
, (2.2)
ដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាព 2.3 ។ នៅក្នុងតួលេខនេះ ចំណុចដិតនីមួយៗតំណាងឱ្យការព្យាករណ៍នៃខ្សែសង្វាក់នៃអាតូមដែលស្ថិតនៅលើបន្ទាត់ត្រង់កាត់កែងទៅនឹងប្លង់នៃរូប។ រយៈពេល ឃអាចត្រូវបានវាស់ដោយឯករាជ្យ ឧទាហរណ៍ដោយការបំភាយកាំរស្មីអ៊ិច។
ប្រវែងរលក de Broglie គណនាដោយប្រើរូបមន្ត (2.1) សម្រាប់ យូ = 54V ស្មើនឹង 0.167 nm ។ ប្រវែងរលកដែលត្រូវគ្នា រកឃើញពីរូបមន្ត (2.2) គឺស្មើនឹង 0.165 nm ។ កិច្ចព្រមព្រៀងនេះគឺល្អណាស់ដែលលទ្ធផលដែលទទួលបានគួរតែត្រូវបានចាត់ទុកថាជាការបញ្ជាក់ដ៏គួរឱ្យជឿជាក់នៃសម្មតិកម្មរបស់ de Broglie ។
ស៊េរីនៃការពិសោធន៍មួយទៀតដោយ Davisson និង Germer រួមមានការវាស់ស្ទង់អាំងតង់ស៊ីតេ ខ្ញុំធ្នឹមអេឡិចត្រុងឆ្លុះបញ្ចាំងនៅមុំដែលបានផ្តល់ឱ្យនៃឧប្បត្តិហេតុប៉ុន្តែនៅតម្លៃផ្សេងគ្នានៃវ៉ុលបង្កើនល្បឿន យូ.
តាមទ្រឹស្តី ការឆ្លុះបញ្ចាំងពីការជ្រៀតជ្រែក អតិបរមាគួរតែលេចឡើងក្នុងករណីនេះ ស្រដៀងទៅនឹងការឆ្លុះកាំរស្មី X ពីគ្រីស្តាល់។ ជាលទ្ធផលនៃការបំភាយនៃវិទ្យុសកម្មឧប្បត្តិហេតុនៅលើអាតូម រលកបានផុសចេញពីប្លង់ផ្សេងៗនៃគ្រីស្តាល់ ហាក់ដូចជាពួកគេធ្លាប់បានឆ្លងកាត់ការឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងជាក់លាក់ពីយន្តហោះទាំងនេះ។ រលកទាំងនេះពង្រីកគ្នាទៅវិញទៅមកអំឡុងពេលមានការជ្រៀតជ្រែក ប្រសិនបើលក្ខខណ្ឌ Bragg-Wulf ពេញចិត្ត៖
,ម=1,2,3,…, (2.3)
កន្លែងណា ឃ- ចម្ងាយ interplanar, α
- មុំរអិល។
ចូរយើងរំលឹកឡើងវិញនូវប្រភពនៃរូបមន្តនេះ។ ពីរូបភព។ 2.4 វាច្បាស់ណាស់ថាភាពខុសគ្នានៃផ្លូវនៃរលកពីរគឺ 1 និង 2 ដែលឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងជាក់លាក់ពីស្រទាប់អាតូមដែលនៅជិតខាង។ ABC =. អាស្រ័យហេតុនេះ ទិសដៅដែលការជ្រៀតជ្រែកអតិបរមាលេចឡើងត្រូវបានកំណត់ដោយលក្ខខណ្ឌ (2.3) ។
ឥឡូវនេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងជំនួសកន្សោម (2.1) សម្រាប់ប្រវែងរលក de Broglie ទៅជារូបមន្ត (2.3) ។ ចាប់តាំងពីតម្លៃនៃ α និង ឃអ្នកពិសោធន៍ទុកមិនផ្លាស់ប្តូរ បន្ទាប់មកពីរូបមន្ត (2.3) វាធ្វើតាមនោះ។
~T (2.4)
ទាំងនោះ។ តម្លៃដែលអតិបរមានៃការឆ្លុះបញ្ចាំងត្រូវបានបង្កើតឡើងត្រូវតែសមាមាត្រទៅនឹងចំនួនគត់ ធ= 1, 2, 3, ... , ម្យ៉ាងទៀត ត្រូវនៅចម្ងាយស្មើគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមក។
នេះត្រូវបានសាកល្បងដោយពិសោធន៍ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបទី 2 ។ 5, កន្លែងណា យូបង្ហាញជាវ៉ុល។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាអាំងតង់ស៊ីតេអតិបរមា ខ្ញុំស្ទើរតែស្មើគ្នាពីគ្នាទៅវិញទៅមក (រូបភាពដូចគ្នាកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលនៃការសាយភាយនៃកាំរស្មីអ៊ិចពីគ្រីស្តាល់) ។
លទ្ធផលដែលទទួលបានដោយ Davisson និង Germer គាំទ្រសម្មតិកម្មរបស់ de Broglie យ៉ាងជឿជាក់។ នៅក្នុងន័យទ្រឹស្ដី ដូចដែលយើងបានឃើញ ការវិភាគនៃភាពខុសគ្នានៃរលក de Broglie គឺស្របគ្នាទាំងស្រុងជាមួយនឹងភាពខុសគ្នានៃវិទ្យុសកម្មកាំរស្មីអ៊ិច។
ដូច្នេះលក្ខណៈនៃការពឹងផ្អែក (2.4) ត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយពិសោធន៍ ប៉ុន្តែភាពខុសគ្នាខ្លះជាមួយនឹងការព្យាករណ៍តាមទ្រឹស្តីត្រូវបានអង្កេត។ ពោលគឺ រវាងមុខតំណែងនៃ maxima ពិសោធន៍ និងទ្រឹស្តី (ក្រោយមកទៀតត្រូវបានបង្ហាញដោយព្រួញក្នុងរូបភាព 2.5) មានភាពមិនស្របគ្នាជាប្រព័ន្ធ ដែលថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងតង់ស្យុង យូ.ភាពខុសគ្នានេះ ដូចដែលវាបានប្រែក្លាយនៅពេលក្រោយ គឺដោយសារតែការពិតដែលថានៅពេលដែលទទួលបានរូបមន្ត Bragg-Wolfe ការឆ្លុះបញ្ចាំងនៃរលក de Broglie មិនត្រូវបានគេយកមកពិចារណានោះទេ។
នៅលើចំណាំងបែរនៃរលក de Broglie ។សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ ទំរលក de Broglie ដូចជារលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចត្រូវបានកំណត់ដោយរូបមន្ត
កន្លែងណា និង - ល្បឿនដំណាក់កាលនៃរលកទាំងនេះនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ និងមធ្យម (គ្រីស្តាល់)។
ល្បឿនដំណាក់កាលនៃរលក de Broglie គឺជាបរិមាណដែលមិនអាចសង្កេតបានជាមូលដ្ឋាន។ ដូច្នេះ រូបមន្ត (2.5) គួរតែត្រូវបានបំប្លែង ដើម្បីឱ្យសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ ទំអាចត្រូវបានបញ្ជាក់តាមរយៈសមាមាត្រនៃបរិមាណវាស់។ នេះអាចត្រូវបានធ្វើដូចខាងក្រោម។ តាមនិយមន័យល្បឿនដំណាក់កាល
, (2.6)
កន្លែងណា k- លេខរលក។ ការសន្មត់ ស្រដៀងទៅនឹង ហ្វូតុន ដែលប្រេកង់នៃរលក de Broglie ក៏មិនផ្លាស់ប្តូរដែរ នៅពេលឆ្លងកាត់ចំណុចប្រទាក់រវាងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយ (ប្រសិនបើការសន្មត់បែបនេះមិនយុត្តិធម៌ នោះបទពិសោធន៍នឹងបង្ហាញដោយជៀសមិនរួច) យើងធ្វើបទបង្ហាញ (2.5) ដោយគិតគូរ (2.6) ក្នុងទម្រង់
ការទទួលបានពីកន្លែងទំនេរចូលទៅក្នុងគ្រីស្តាល់ (លោហៈ) អេឡិចត្រុងរកឃើញខ្លួនឯងនៅក្នុងអណ្តូងសក្តានុពលមួយ។ នេះគឺជាថាមពល kinetic របស់ពួកគេ។ កើនឡើងដោយ "ជម្រៅ" នៃអណ្តូងសក្តានុពល (រូបភាព 2.6) ។ ពីរូបមន្ត (2.1) ដែលជាកន្លែងដែល , ធ្វើតាមនោះ។ λ~ ដូច្នេះ កន្សោម (២.៧) អាចត្រូវបានសរសេរឡើងវិញដូចខាងក្រោម៖
(2.8)
កន្លែងណា យូ 0 - សក្តានុពលខាងក្នុងគ្រីស្តាល់។ វាច្បាស់ណាស់ថាកាន់តែច្រើន យូ(ទាក់ទងនឹង) ទាំងនោះ ទំខិតទៅជិតការរួបរួម។ ដូច្នេះ ទំបង្ហាញខ្លួនវាជាពិសេសនៅកម្រិតទាប យូហើយរូបមន្ត Bragg-Wolfe យកទម្រង់
(2.9)
សូមឱ្យយើងធ្វើឱ្យប្រាកដថារូបមន្ត Bragg-Wolfe (2.9) ដោយគិតគូរពីចំណាំងបែរ ពិតជាពន្យល់ពីទីតាំងនៃអាំងតង់ស៊ីតេអតិបរមានៅក្នុងរូបភព។ ២.៥. ការជំនួសក្នុង (2.9) ទំនិង λ យោងតាមរូបមន្ត (2.8) និង (2.1) ការបញ្ចេញមតិរបស់ពួកគេតាមរយៈការបង្កើនល្បឿននៃភាពខុសគ្នាសក្តានុពល យូទាំងនោះ។
(2.11)
ឥឡូវនេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងយកទៅក្នុងគណនីថាការចែកចាយនៅក្នុងរូបភាព 2.5 ត្រូវបានទទួលសម្រាប់នីកែលនៅតម្លៃ យូ 0 = 15 V, ឃ= 0.203 nm និង α =80°។ បន្ទាប់មក (2.11) បន្ទាប់ពីការបំលែងសាមញ្ញអាចត្រូវបានសរសេរឡើងវិញដូចខាងក្រោម:
(2.12)
ចូរយើងគណនាតម្លៃដោយប្រើរូបមន្តនេះ។ , ឧទាហរណ៍ សម្រាប់លំដាប់ទីបីអតិបរមា ( ម= 3) ដែលភាពខុសគ្នាជាមួយរូបមន្ត Bragg-Wolfe (2.3) ប្រែទៅជាអស្ចារ្យបំផុត៖
ភាពចៃដន្យជាមួយនឹងទីតាំងពិតប្រាកដនៃលំដាប់ទី 3 អតិបរមា មិនត្រូវការមតិយោបល់ទេ។
ដូច្នេះ ការពិសោធន៍របស់ Davisson និង Germer គួរតែត្រូវបានទទួលស្គាល់ថាជាការបញ្ជាក់ដ៏អស្ចារ្យនៃសម្មតិកម្មរបស់ de Broglie ។
ការពិសោធន៍ដោយ Thomson និង Tartakovsky. នៅក្នុងការពិសោធន៍ទាំងនេះ ធ្នឹមអេឡិចត្រុងមួយត្រូវបានឆ្លងកាត់បន្ទះ polycrystalline foil (ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ Debye ក្នុងការសិក្សាអំពីការបំភាយកាំរស្មី X)។ ដូចនៅក្នុងករណីនៃការថតកាំរស្មី X ប្រព័ន្ធនៃរង្វង់មូលត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅលើបន្ទះរូបថតដែលមានទីតាំងនៅខាងក្រោយ foil ។ ភាពស្រដៀងគ្នារវាងគំនូរទាំងពីរគឺមានភាពទាក់ទាញ។ ការសង្ស័យថាប្រព័ន្ធនៃចិញ្ចៀនទាំងនេះមិនមែនបង្កើតដោយអេឡិចត្រុងទេ ប៉ុន្តែដោយវិទ្យុសកម្មកាំរស្មីអ៊ិចបន្ទាប់បន្សំដែលកើតចេញពីអេឡិចត្រុងធ្លាក់លើក្រដាសនោះ គឺត្រូវបានរំសាយចេញបានយ៉ាងងាយ ប្រសិនបើវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានបង្កើតនៅក្នុងផ្លូវនៃអេឡិចត្រុងដែលខ្ចាត់ខ្ចាយ (មេដែកអចិន្ត្រៃយ៍គឺ ដាក់) ។ វាមិនប៉ះពាល់ដល់ការថតកាំរស្មីអ៊ិចទេ។ ប្រភេទនៃការធ្វើតេស្តនេះបានបង្ហាញថាលំនាំជ្រៀតជ្រែកត្រូវបានបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយភ្លាមៗ។ នេះបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ថាយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយអេឡិចត្រុង។
G. Thomson បានធ្វើការពិសោធន៍ជាមួយ លឿនអេឡិចត្រុង (ដប់នៃ keV), II.S. Tartakovsky - ទាក់ទង យឺតអេឡិចត្រុង (រហូតដល់ 1.7 keV) ។
ពិសោធន៍ជាមួយនឺត្រុង និងម៉ូលេគុល។ដើម្បីសង្កេតមើលការសាយភាយនៃរលកនៅលើគ្រីស្តាល់ដោយជោគជ័យ វាចាំបាច់ដែលប្រវែងរលកនៃរលកទាំងនេះអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងចម្ងាយរវាងថ្នាំងនៃបន្ទះឈើគ្រីស្តាល់។ ដូច្នេះ ដើម្បីសង្កេតមើលការបំភាយនៃភាគល្អិតធ្ងន់ ចាំបាច់ត្រូវប្រើភាគល្អិតដែលមានល្បឿនទាបគ្រប់គ្រាន់។ ការពិសោធន៍ដែលត្រូវគ្នាលើការបង្វែរនៃនឺត្រុង និងម៉ូលេគុលនៅពេលឆ្លុះបញ្ចាំងពីគ្រីស្តាល់ត្រូវបានអនុវត្ត ហើយបានបញ្ជាក់យ៉ាងពេញលេញនូវសម្មតិកម្ម de Broglie ដែលត្រូវបានអនុវត្តចំពោះភាគល្អិតធ្ងន់។
សូមអរគុណចំពោះបញ្ហានេះ វាត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយពិសោធន៍ថា លក្ខណៈសម្បត្តិរលក គឺជាទ្រព្យសម្បត្តិសកល គ្រប់គ្នាភាគល្អិត។ ពួកវាមិនត្រូវបានបង្កឡើងដោយលក្ខណៈពិសេសណាមួយនៃរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃក្នុងនៃភាគល្អិតជាក់លាក់មួយ ប៉ុន្តែឆ្លុះបញ្ចាំងពីច្បាប់ទូទៅនៃចលនារបស់ពួកគេ។
ពិសោធន៍ជាមួយអេឡិចត្រុងតែមួយ. ការពិសោធន៍ដែលបានពិពណ៌នាខាងលើត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើធ្នឹមភាគល្អិត។ ដូច្នេះសំណួរធម្មជាតិកើតឡើង៖ តើលក្ខណៈសម្បត្តិរលកដែលបានសង្កេតបង្ហាញពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃធ្នឹមនៃភាគល្អិតឬភាគល្អិតនីមួយៗទេ?
ដើម្បីឆ្លើយសំណួរនេះ V. Fabrikant, L. Biberman និង N. Sushkin បានធ្វើការពិសោធន៍នៅឆ្នាំ 1949 ដែលធ្នឹមអេឡិចត្រុងខ្សោយបែបនេះត្រូវបានគេប្រើដែលអេឡិចត្រុងនីមួយៗឆ្លងកាត់គ្រីស្តាល់ដោយឡែកពីគ្នា ហើយអេឡិចត្រុងដែលខ្ចាត់ខ្ចាយនីមួយៗត្រូវបានកត់ត្រាដោយបន្ទះរូបថត។ វាបានប្រែក្លាយថាអេឡិចត្រុងនីមួយៗប៉ះនឹងចំណុចផ្សេងៗគ្នានៅលើបន្ទះរូបថតក្នុងលក្ខណៈចៃដន្យទាំងស្រុងនៅ glance ដំបូង (រូបភាព 2.7, ក) ។ ទន្ទឹមនឹងនោះ ជាមួយនឹងការបង្ហាញវែងគ្រប់គ្រាន់ គំរូនៃការបំភាយមួយបានលេចឡើងនៅលើបន្ទះរូបថត (រូបភាព 2.7, ខ) គឺពិតជាដូចគ្នាបេះបិទទៅនឹងលំនាំនៃការសាយភាយពីធ្នឹមអេឡិចត្រុងធម្មតា។ ដូច្នេះវាត្រូវបានបង្ហាញឱ្យឃើញថា ភាគល្អិតនីមួយៗក៏មានលក្ខណៈសម្បត្តិរលកផងដែរ។
ដូច្នេះហើយ យើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយ microobjects ដែលមាន ក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ទាំង corpuscular និងលក្ខណៈសម្បត្តិរលក។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងនិយាយបន្ថែមទៀតអំពីអេឡិចត្រុង ប៉ុន្តែការសន្និដ្ឋានដែលយើងមកមានអត្ថន័យទូទៅទាំងស្រុង និងអាចអនុវត្តបានស្មើៗគ្នាចំពោះភាគល្អិតណាមួយ។
តាមរូបមន្តរបស់ de Broglie វាបានធ្វើតាមថា លក្ខណៈសម្បត្តិរលកគួរតែមាននៅក្នុងភាគល្អិតនៃរូបធាតុណាមួយដែលមានម៉ាស់ និងល្បឿន។ . នៅឆ្នាំ 1929 ការពិសោធន៍របស់ Stern បានបង្ហាញថារូបមន្តរបស់ de Broglie ក៏មានសុពលភាពសម្រាប់ធ្នឹមអាតូម និងម៉ូលេគុលផងដែរ។ គាត់ទទួលបានកន្សោមខាងក្រោមសម្រាប់រលកពន្លឺ៖
Ǻ,
កន្លែងណា μ - ម៉ាសនៃសារធាតុ, N A- លេខ Avogadro រ- អថេរឧស្ម័នជាសកល ធ- សីតុណ្ហភាព។
នៅពេលដែលធ្នឹមនៃអាតូម និងម៉ូលេគុលត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងពីផ្ទៃនៃអង្គធាតុរឹង បាតុភូតនៃការសាយភាយគួរតែត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ ដែលត្រូវបានពិពណ៌នាដោយទំនាក់ទំនងដូចគ្នានឹងក្រឡាចត្រង្គបង្វែរ (ពីរវិមាត្រ) ។ ការពិសោធន៍បានបង្ហាញថា បន្ថែមពីលើភាគល្អិតដែលខ្ចាត់ខ្ចាយនៅមុំស្មើទៅនឹងមុំនៃឧប្បត្តិហេតុ អតិបរមានៃចំនួនភាគល្អិតដែលឆ្លុះបញ្ចាំងត្រូវបានសង្កេតឃើញនៅមុំផ្សេងទៀត ដែលកំណត់ដោយរូបមន្តនៃក្រឡាចត្រង្គបង្វែរពីរវិមាត្រ។
រូបមន្តរបស់ De Broglie ក៏ប្រែទៅជាត្រឹមត្រូវសម្រាប់នឺត្រុង។ នេះត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការពិសោធន៍លើការបំភាយនឺត្រុងទៅអ្នកទទួល។
ដូច្នេះ វត្តមាននៃលក្ខណៈរលកក្នុងភាគល្អិតដែលមានចលនាជាមួយម៉ាសនៅសល់ គឺជាបាតុភូតសកលដែលមិនមានទំនាក់ទំនងជាមួយភាពជាក់លាក់ណាមួយនៃភាគល្អិតដែលផ្លាស់ទី។
អវត្ដមាននៃលក្ខណៈសម្បត្តិរលកនៅក្នុងសាកសពម៉ាក្រូស្កូបត្រូវបានពន្យល់ដូចខាងក្រោម។ ស្រដៀងទៅនឹងតួនាទីដែលលេងដោយល្បឿននៃពន្លឺ នៅពេលសម្រេចចិត្តលើការអនុវត្តនៃមេកានិចញូតុនៀន (មិនទាក់ទងគ្នា) មានលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យដែលបង្ហាញថាក្នុងករណីដែលមនុស្សម្នាក់អាចដាក់កម្រិតខ្លួនឯងចំពោះគំនិតបុរាណ។ លក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនេះគឺទាក់ទងទៅនឹងថេររបស់ Planck ħ. វិមាត្ររាងកាយ ħ ស្មើនឹង ( ថាមពល)x( ពេលវេលា) ឬ ( កម្លាំងជំរុញ)x( ប្រវែង) ឬ (សន្ទុះ)។បរិមាណដែលមានវិមាត្រនេះត្រូវបានគេហៅថា សកម្មភាព។ថេររបស់ Planck គឺជាបរិមាណនៃសកម្មភាព។
ប្រសិនបើនៅក្នុងប្រព័ន្ធរូបវន្តដែលបានផ្តល់ឱ្យតម្លៃនៃបរិមាណលក្ខណៈមួយចំនួន នសមាមាត្រនៃសកម្មភាពគឺអាចប្រៀបធៀបបាន។ ħ បន្ទាប់មកឥរិយាបថនៃប្រព័ន្ធនេះអាចត្រូវបានពិពណ៌នាតែនៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃទ្រឹស្តីកង់ទិចប៉ុណ្ណោះ។ ប្រសិនបើតម្លៃ នធំណាស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹង ħ បន្ទាប់មកឥរិយាបថនៃប្រព័ន្ធត្រូវបានពិពណ៌នាជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ដោយច្បាប់នៃរូបវិទ្យាបុរាណ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ចំណាំថាលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនេះគឺប្រហាក់ប្រហែល។ វាបង្ហាញតែនៅពេលដែលការប្រុងប្រយ័ត្នគួរតែត្រូវបានអនុវត្ត។ សកម្មភាពតិចតួច នមិនតែងតែបង្ហាញពីភាពមិនអាចអនុវត្តបានពេញលេញនៃវិធីសាស្រ្តបុរាណនោះទេ។ ក្នុងករណីជាច្រើន វាអាចផ្តល់នូវការយល់ដឹងប្រកបដោយគុណភាពមួយចំនួនទៅលើឥរិយាបថនៃប្រព័ន្ធ ដែលអាចត្រូវបានកែលម្អដោយប្រើវិធីសាស្រ្ត Quantum ។
កំពុងផ្ទុក...
