Részecske vagy hullám? – A fény és az anyag kettős természetéről

1. Részecske vagy hullám? – A fény és az anyag kettős természetéről Vámos Lénárd TeTudSz 2010.okt.1.

2. Tartalom • A fény hullám természete • Video, szimuláció, kísérlet • A fény részecske természete • QM előzmények, kísérletek bemutatása • Fotoeffektus, Compton-eff., • Az anyag hullámtermészete • drQuantum: Video bemutatása • Következmények: • Hullámfüggvény, határozatlansági reláció, hol van az elektron az atomban • Hanburry-Twiss • AFM képek

3. Hullámok 1D (vonalon) • A hullám egy rendszer olyan állapotváltozása, amely időbeli és/vagy térben periodikus (vagyis szabályosan ismétlődő). Energiát szállít. • Bemutató: • Kötélhullámok • Kioltás • Összegzés • Polarizáció • Vízhullámok • Interferencia • Elhajlás • Fény • Intereferencia • Elhajlás • Polarizáció 2D (felületen) 3D (térben)

4. Hullámtermészet • Huygens-elv: egy hullámfelület minden pontja elemi hullámok kiindulópontja is egyben. • Huygens–Fresnel-elv: a hullámtérben megfigyelhető hatást az adott hullámfelületből kiinduló koherens elemi hullámok interferenciája határozza meg. • Terjedés, Visszaverődés, Törés, Elhajlás, Interferencia • ripple.jar • Single Source (hullámfrontok) • Single Slit (elhajlás) • Half Plane (elhajlás) • Double Slit (interferencia) • Refraction

5. Descartes és Newton: Részecske természet • Egyenes vonalú terjedés • Visszaverődés • Törés • Energia és impulzus megmaradás

6. Részecske természet Akkor a fény most részecske, vagy hullám? Kinek van pontosabb leírása?

7. A fény elhajlása

8. A fény interferenciája

9. 19. sz. végére a hullám természet győzelme biztosnak látszott • Fresnel: elhajlás, interferencia • Maxwell: a fény, mint elektromágneses hullám

11. A 20.sz. kísérletei és a részecsketermészet • Hőmérsékleti sugárzás • Fotoeffektus • Compton-szórás

12. A fekete test sugárzása A lávafolyam hőmérséklete megbecsülheő a színéből. Az eredmények jól egyeznek a mérésekkel: 1000- 1200 °C. http://www.szgti.bmf.hu/fizika/feketetest/

13. Fotoeffektus video • http://www.youtube.com/watch?v=N7BywkIretM&feature=related • http://extraphysics.com/java/java2.htm

17. Simulation http://www.student.nada.kth.se/~f93-jhu/phys_sim/compton/Compton.htm

21. Az anyag hullámtermészete • de Broglie (1924): • Ha fény mutat részecske tulajdonságot, akkor az anyagi részecske is mutathat hullám tulajdonságot. • Makroszkópikus világunkban a testhez rendelt hullámhossz mérhetetlenül kicsi. Pl.: • egy 100 km/h sebességgel haladó 1 tonnás autó hullámhossza: autó= 2.4×10-37 m • Mikroszkópikusan egy elektron esetén meghatározó lehet: • h = 6.6262 × 10-34 Js • me= 9.10940 × 10-31 kg • Az atomi átmérő: 10-10 m = 1 Å

22. Az anyag hullámtermészete • Kétréses kísérletek elektronokkal: • drQuantum • mérés

23. KÖVETKEZMÉNYEK

24. Heisenberg-határozatlansági reláció • Impulzus~hullámtermészet • Pozíció~részecsketermészet x: a helymérés bizonytalansága p: az impulzusmérés bizonytlansága : h/2π, ahol h a Planck állandó

25. Atomerő mikroszkóp Nikkel felülete atomi felbontásban, Mesterségesen színezett ábra.

26. A elektronok interferencia mintája nemesfémek felületén

27. „Mi a foton? Persze manapság minden gézengúz úgy gondolja, hogy tudja a választ, de becsapja magát.” (A. Einstein)