PaedDr. Jozef Beňuška j benuska @nextra.sk

1. VLNOVÁ POVAHA ČÁSTIC aneb O elektronech s vlnovou délkou PaedDr. Jozef Beňuška jbenuska@nextra.sk

2. Einsteinova teorie fotoelektrického jevu vedla k před- • stavě o elektromagnetickém záření jako o roji částic - • fotonů. • Foton jako částici charakterizuje: • energie, • velikost hybnosti. • Vlastnosti fotonu jako částice jsou vyjádřeny pomocí • charakteristické veličiny vlnění – vlnové délky l.

3. Elektromagnetické záření má: - vlnovou povahu – záření je elektromagnetické vlnění (ohyb, interference, lom), - částicovou povahu – záření má charakter částic, fotonů (fotoelektrický jev). Elektromagnetické záření má dvojí povahu – vlnovou a zároveň také korpuskulární (částicovou). Tento dvojí ráz elektromagnetického vlnění označujeme korpuskulárně vlnový dualismus.

4. Francouzský fyzik Louis de Broglie v roku 1924 vyslo- vil předpoklad, že nejen fotony elektromagnetického záření, ale také částice látky mají dvojí povahu. S každou částicí, která má hybnost p (hmotnost a rych- lost) souvisí vlnění s vlnovou délkou Toto vlnění se označuje jako de Broglieho vlny.

5. Louis de Broglie (1892 - 1987), francouzský fyzik

6. Experimentální potvrzení de Broglieho hypotézy G. Davisson, L. Germer (američtí fyzikové) v roku 1927 při rozptylu elektronů na monokrystalu niklu

7. Experimentální potvrzení de Broglieho hypotézy Ohyb elektronů na tenké grafitové destičce S Š GD ZE ZE - zdroj elektronů Š - štěrbina GD - grafitová destička S - stínítko Při průchodu urychlených elektronů tenkou fólií byly pozorovány ohybové jevy.

8. Experimentální potvrzení de Broglieho hypotézy Ohyb elektronů na tenké grafitové destičce S Š GD ZE Interferenční ohybový obrazec vytvořený na stínítku byl podobný obrazcům zjištěným při průchodu rentgenového záření polykrystalickou látkou.

9. Experimentální potvrzení de Broglieho hypotézy Rychlost elektronu v získaná v homogenním elektrickém poli - + v U Odpovídající de Broglieho vlnová délka Při napětí U = 150 V je l = 1.10-10 m.

10. Experimentální potvrzení de Broglieho hypotézy Porovnání interferenčních ohybových obrazců Ohyb rentgenového záření na krystalové mřížce Ohyb neutronů na kovové krystalové mřížce Interferenční jev při ohybu částic na krystalové mřížce dokazuje vlnovou povahu částic.

11. Vysvětlete pozorovaný interferenční obraz.

12. Pomocí de Broglieho vln se dá určit pravděpodobnost, se kterou se částice bude nacházet v určitém místě prostoru. počet částic Jednotlivé elektrony dopadají do míst maxim a pouze v nepatrném množství do míst minim. Největší hustota elektronů je v místech, v nichž se de Broglieho vlny interferencí zesilují.

13. Elektron, foton a další objekty mikrosvěta mají částicové i vlnové vlastnosti. Chování objektů mikrosvěta není možné popsat zákony klasické fyziky. Zákony kvantové fyziky musí být odlišné od zákonů klasické fyziky.

14. Řešte úlohu: V obrazovce televizního přijímače jsou elektrony urychlované potenciálovým rozdílem 15 kV. Jaká je de Broglieho vlnová délka těchto elektronů? l = 0,01 nm

15. Řešte úlohu: Vypočítejte de Broglieho vlnovou délku pro kuličku s hmotností 1 g, která se pohybuje rychlostí 1 cm.s-1. l = 6,6.10-29 m