Nyob rau xyoo 1924, tus tub ntxhais hluas Fabkis txoj theoretical physicist Louis de Broglie tau qhia txog lub tswv yim ntawm cov teeb meem nthwv dej rau hauv kev tshawb fawb. Qhov kev xav theoretical bold no tau txuas ntxiv cov cuab yeej ntawm nthwv dej-particle duality (duality) rau txhua qhov kev tshwm sim ntawm qhov teeb meem - tsis yog rau hluav taws xob nkaus xwb, tab sis kuj rau txhua qhov teeb meem. Thiab txawm hais tias niaj hnub quantum txoj kev xav nkag siab txog "nthwv dej ntawm qhov teeb meem" txawv dua li tus sau ntawm qhov kev xav, qhov tshwm sim ntawm lub cev cuam tshuam nrog cov khoom siv dais nws lub npe - de Broglie yoj.
History of the birth of concept
Tus qauv semiclassical ntawm lub atom tau thov los ntawm N. Bohr hauv xyoo 1913 yog ua raws li ob lub ntsiab lus:
- Lub angular momentum (momentum) ntawm ib lub tshuab hluav taws xob hauv lub atom tsis tuaj yeem ua dab tsi. Nws yog ib txwm proportional rau nh/2π, qhov twg n yog ib tug integer pib los ntawm 1, thiab h yog Planck qhov tas li, qhov muaj nyob rau hauv cov mis kom meej meej qhia tias lub angular momentum ntawm cov particle.ua kom muaj nuj nqis Yog li ntawd, muaj ib txheej tso cai orbits nyob rau hauv lub atom, uas tsuas yog lub electron txav tau, thiab, nyob rau hauv lawv, nws tsis radiate, uas yog, tsis poob zog.
- Emission lossis nqus ntawm lub zog los ntawm atomic electron tshwm sim thaum lub sijhawm hloov pauv ntawm ib lub orbit mus rau lwm qhov, thiab nws cov nyiaj sib npaug rau qhov sib txawv ntawm lub zog sib xws rau cov orbits. Txij li thaum tsis muaj lub xeev nruab nrab ntawm kev tso cai rau lub orbits, cov hluav taws xob kuj tseem nruj me ntsis. Nws zaus yog (E1 – E2) / h, qhov no ncaj qha ua raws los ntawm Planck formula rau lub zog E=hν.
Yog li, Bohr tus qauv ntawm lub atom " txwv tsis pub" cov hluav taws xob los ntawm kev tawg hauv lub voj voog thiab nyob nruab nrab ntawm lub orbits, tab sis nws txoj kev txav tau raug suav tias yog classic, zoo li lub kiv puag ncig ntawm lub ntiaj teb nyob ib ncig ntawm lub hnub. De Broglie tab tom nrhiav cov lus teb rau lo lus nug yog vim li cas lub tshuab hluav taws xob coj li nws ua. Puas yog nws muaj peev xwm piav qhia txog qhov pom ntawm qhov chaw nkag mus rau hauv txoj kev ntuj tsim? Nws hais tias lub electron yuav tsum tau nrog ib co nthwv dej. Nws yog nws lub xub ntiag uas ua rau cov particle "xaiv" tsuas yog cov orbits uas cov nthwv dej no haum rau tus lej ntawm lub sijhawm. Qhov no yog lub ntsiab lus ntawm cov zauv coefficient nyob rau hauv cov qauv postulated los ntawm Bohr.
Nws ua raws li qhov kev xav tias de Broglie electron nthwv dej tsis yog electromagnetic, thiab cov nthwv dej tsis zoo yuav tsum yog tus yam ntxwv ntawm txhua qhov teeb meem, thiab tsis yog electrons hauv atom xwb.
Xaiv lub wavelength txuam nrog ib particle
Tus kws tshawb fawb hluas tau txais qhov piv txwv zoo heev, uas tso caitxiav txim siab seb cov dej num no yog dab tsi. Dab tsi yog qhov quantitative de Broglie yoj? Cov mis rau nws xam muaj ib daim ntawv yooj yim: λ=h/p. Ntawm no λ yog lub wavelength thiab p yog lub zog ntawm cov particle. Rau cov tsis sib txuas lus, qhov piv no tuaj yeem sau ua λ=h / mv, qhov twg m yog qhov loj thiab v yog particle tus tshaj tawm.
Vim li cas cov qauv no muaj kev txaus siab tshwj xeeb tuaj yeem pom los ntawm cov txiaj ntsig hauv nws. De Broglie tswj kom sib xyaw ua ke hauv ib qho piv txwv ntawm lub cev thiab yoj yam ntxwv ntawm cov teeb meem - lub zog thiab lub zog. Thiab Planck tas li txuas lawv (nws tus nqi yog kwv yees li 6.626 × 10 -27 erg∙s lossis 6.626 × 10 -34 J∙ c) teeb tsa qhov ntsuas uas lub zog ntawm cov teeb meem tshwm sim.
"Nyob ntawm qhov teeb meem" hauv micro- thiab macroworld
Yog li, qhov loj dua lub zog (qhov loj, nrawm) ntawm lub cev khoom, qhov luv dua lub wavelength cuam tshuam nrog nws. Qhov no yog vim li cas vim li cas lub cev macroscopic tsis qhia cov nthwv dej ntawm lawv qhov xwm txheej. Raws li ib qho piv txwv, nws yuav txaus los txiav txim siab qhov de Broglie wavelength rau cov khoom ntawm ntau qhov ntsuas.
- Ntiaj Teb. Qhov loj ntawm peb ntiaj chaw yog li 6 × 1024kg, lub orbital ceev txheeb ze rau lub hnub yog 3 × 10 4 m / s. Hloov cov nqi no rau hauv cov qauv, peb tau txais (kwv yees): 6, 6 × 10 -34 / (6 × 10 24 × 3 × 104)=3.6 × 10-63 m.. Rau txhua qhov ua tau ntawm nws cov ntawv sau npe tsis muaj txawm tiastej thaj chaw deb theoretical thaj chaw.
- Ib tus kab mob hnyav txog 10-11 kg, txav ntawm qhov nrawm li 10-4 m/s. Tau ua qhov kev suav zoo sib xws, ib tus tuaj yeem pom tias de Broglie nthwv dej ntawm ib qho ntawm cov tsiaj nyob tsawg tshaj plaws muaj qhov ntev ntawm qhov kev txiav txim ntawm 10-19 m - kuj me me dhau los kuaj pom..
- Ib qho hluav taws xob muaj qhov hnyav ntawm 9.1 × 10 -31 kg. Cia ib qho hluav taws xob tau nrawm los ntawm qhov sib txawv ntawm 1 V mus rau qhov nrawm ntawm 10 6 m / s. Tom qab ntawd lub wavelength ntawm electron nthwv dej yuav yog kwv yees li 7 × 10 -10 m, los yog 0.7 nanometers, uas yog piv rau qhov ntev ntawm X-ray nthwv dej thiab heev amenable rau npe.
Qhov loj ntawm ib lub tshuab hluav taws xob, zoo li lwm cov khoom, yog qhov me me, tsis pom kev, uas lwm sab ntawm lawv qhov xwm yuav pom - wavelike.
Tus nqi sib tw
Dab tsi ntawm cov ntsiab lus xws li theem thiab pab pawg tshaj tawm ntawm nthwv dej. Theem (qhov ceev ntawm kev txav ntawm qhov chaw ntawm cov theem zoo ib yam) rau de Broglie tsis tshaj qhov ceev ntawm lub teeb. Qhov tseeb, txawm li cas los xij, tsis tau txhais hais tias muaj kev sib cav nrog txoj kev xav ntawm kev sib raug zoo, txij li theem tsis yog ib qho ntawm cov khoom uas cov ntaub ntawv tuaj yeem xa mus, yog li lub hauv paus ntsiab lus ntawm causality nyob rau hauv cov ntaub ntawv no yog tsis ua txhaum nyob rau hauv txhua txoj kev.
Cov pab pawg ceev tsawg dua qhov ceev ntawm lub teeb, nws yog txuam nrog kev txav ntawm ib qho superposition (superposition) ntawm ntau nthwv dej tsim vim dispersion, thiab nws yog tus uas xav txog qhov ceev ntawm electron lossis lwm yam. particle uas cov nthwv dej sib txuas.
Kev Tshawb Fawb
Qhov loj ntawm de Broglie wavelength tso cai rau cov kws kho mob ua cov kev sim ua kom pom tseeb qhov kev xav txog cov khoom nthwv dej ntawm cov teeb meem. Cov lus teb rau lo lus nug ntawm seb cov hluav taws xob nthwv dej puas tiag tiag tuaj yeem yog ib qho kev sim los kuaj xyuas qhov sib txawv ntawm cov kwj deg ntawm cov khoom no. Rau X-rays kaw nyob rau hauv wavelength rau electrons, ib txwm diffraction grating tsis haum - nws lub sij hawm (uas yog, qhov kev ncua deb ntawm strokes) yog loj heev. Atomic nodes ntawm siv lead ua lattices muaj lub sij hawm tsim nyog loj.
Tam sim no xyoo 1927, K. Davisson thiab L. Germer tau teeb tsa kev sim txhawm rau txheeb xyuas cov hluav taws xob diffraction. Ib tug npib tsib xee ib leeg siv lead ua tau siv los ua ib qho kev cuam tshuam, thiab kev siv hluav taws xob hluav taws xob tawg ntawm cov ces kaum sib txawv tau sau tseg siv lub galvanometer. Qhov xwm txheej ntawm qhov tawg tau nthuav tawm qhov pom tseeb ntawm qhov txawv txav, uas tau lees tias de Broglie qhov kev xav. Kev ywj pheej ntawm Davisson thiab Germer, J. P. Thomson tau sim tshawb pom electron diffraction hauv tib lub xyoo. Ib me ntsis tom qab, qhov tsos ntawm cov qauv diffraction yog tsim rau proton, neutron, thiab atomic beams.
Nyob rau xyoo 1949, ib pab kws kho mob hauv tebchaws Soviet coj los ntawm V. Fabrikant tau ua qhov kev sim ua tiav siv tsis yog beam, tab sis tus kheej electrons, uas ua rau nws muaj peev xwm ua pov thawj tias qhov sib txawv tsis yog qhov cuam tshuam ntawm kev coj tus cwj pwm ntawm cov khoom., thiab cov khoom nthwv dej muaj nyob rau ntawm electron xws li.
Kev txhim kho cov tswv yim hais txog "nthwv dej ntawm qhov teeb meem"
L. de Broglie nws tus kheej xav txog nthwv dej liib yam khoom ntawm lub cev tiag tiag, inextricably txuas nrog ib tug particle thiab tswj nws lub zog, thiab hu ua "pilot yoj". Txawm li cas los xij, thaum txuas ntxiv xav txog cov khoom raws li cov khoom siv nrog cov kev sib tw classical, nws tsis tuaj yeem hais dab tsi txog qhov xwm txheej ntawm cov nthwv dej li no.
Txhim kho cov tswv yim ntawm de Broglie, E. Schrodinger tau los rau lub tswv yim ntawm lub zog nthwv dej ntawm qhov teeb meem, qhov tseeb, tsis quav ntsej txog nws sab cev nqaij daim tawv. Ib qho me me hauv kev nkag siab ntawm Schrödinger yog ib hom kev cog lus yoj pob ntawv thiab tsis muaj dab tsi ntxiv. Qhov teeb meem ntawm txoj hauv kev no yog, tshwj xeeb, qhov tshwm sim zoo ntawm kev sib kis sai ntawm cov pob ntawv nthwv dej. Tib lub sijhawm, cov khoom, xws li cov khoom siv hluav taws xob, yog qhov ruaj khov thiab tsis "smear" hla qhov chaw.
Thaum lub sijhawm sib tham txog kev sib tham ntawm nruab nrab-20s ntawm lub xyoo pua XX, quantum physics tau tsim ib txoj hauv kev uas sib haum xeeb ntawm lub cev thiab yoj qauv hauv kev piav qhia ntawm qhov teeb meem. Raws li kev xav, nws tau lees paub los ntawm M. Yug, thiab nws cov ntsiab lus tuaj yeem qhia tau ob peb lo lus raws li hauv qab no: de Broglie nthwv dej qhia txog kev faib tawm ntawm qhov tshwm sim ntawm kev nrhiav ib qho ntawm qee qhov taw tes ntawm qee lub sijhawm. Yog li ntawd, nws tseem hu ua qhov tshwm sim nthwv dej. Kev ua lej, nws tau piav qhia los ntawm Schrödinger nthwv dej ua haujlwm, qhov kev daws teeb meem uas ua rau nws muaj peev xwm kom tau txais qhov loj ntawm qhov amplitude ntawm lub nthwv dej no. Lub square ntawm modulus ntawm lub amplitude txiav txim qhov tshwm sim.
Tus nqi ntawm de Broglie's yoj hypothesis
Txoj kev xav tau, txhim kho los ntawm N. Bohr thiab W. Heisenberg hauv xyoo 1927, tsimlub hauv paus ntawm lub npe hu ua Copenhagen txhais lus, uas tau dhau los ua qhov tsim tau zoo heev, txawm hais tias nws txoj kev saws me nyuam tau muab rau kev tshawb fawb ntawm tus nqi ntawm kev tso tseg qhov muag pom-mechanistic, piv txwv li qauv. Txawm hais tias muaj ntau qhov teeb meem tsis sib haum xeeb, xws li lub npe nrov "qhov teeb meem ntawm kev ntsuas", kev txhim kho ntxiv ntawm quantum txoj kev xav nrog nws cov ntawv siv ntau yog txuam nrog kev txhais lus Copenhagen.
Meanwhile, nws yuav tsum nco ntsoov tias ib qho ntawm lub hauv paus ntawm kev ua tiav ntawm kev ua tiav quantum physics niaj hnub no yog de Broglie qhov kev xav zoo, kev pom kev xav txog "qhov teeb meem tsis muaj teeb meem" yuav luag ib puas xyoo dhau los. Nws lub ntsiab lus, txawm hais tias kev hloov pauv hauv qhov kev txhais lus qub, tseem tsis tau lees paub: txhua qhov teeb meem muaj ob qhov xwm txheej, ntau yam uas, ib txwm tshwm sim sib cais los ntawm ib leeg, txawm li cas los xij sib cuam tshuam zoo.
