Dualismul unda-corpuscul

3x puncte

categorie: Fizica

nota: 9.95

nivel: Facultate

     1. Ipoteza lui Louis de Broglie

     În anii 1925-1926 a fost creeata o teorie pentru descrierea fenomenelor atomice si subatomice, teorie care a primit numele de mecanica cuantica. Heisenberg a pus mai întâi bazele mecanicii matriceale, iar Shodinger a elaborat mai târziu mecanica ondulatorie. S-a demonstrat ca ambele teorii sunt echivalente din punct de vedere fizic.
<[...]
DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Dualismul unda-corpuscul

     1. Ipoteza lui Louis de Broglie

     În anii 1925-1926 a fost creeata o teorie pentru descrierea fenomenelor atomice si subatomice, teorie care a primit numele de mecanica cuantica. Heisenberg a pus mai întâi bazele mecanicii matriceale, iar Shodinger a elaborat mai târziu mecanica ondulatorie. S-a demonstrat ca ambele teorii sunt echivalente din punct de vedere fizic.

     De Broglie a emis ipoteza ca dualismul unda-corpuscul observat în optica trebuie sa fie valabil ti pentru substanta. Ulterior aceasta ipoteza a fost verificata experimental. De Broglie a presupus ca unei particule care se misca în spatiu liber cu viteza v îi corespunde o unda plana monocromatica care se deplaseazî cu viteza v:



     Despre semnificatia fizica a acestei unde ?, de Broglie nu a putut preciza nimic concret. Undele de tipul de mai sus se numesc unde de faza, unde de materie sau unde de Broglie.

     Proprietatile corpusculare ale particulei sunt caracterizate de energia E si impulsul p, iar cele ondulatorii de pulsatia ? si de vectorul de unda k. E reprezinta energia totala a particulei în sensul teoriei relativitatii. Ea se determina univoc, daca impunem conditia ca faza undei sa fie un invariant relativist. În acest caz, ? si k formeaza un vector cvadrdimensional. Daca se impune conditia ca, componentele temporale si spatiale ale vectorilor cvadridimensionali (E/c, p) si (?/c, k) sa fie proportionale între ele, atunci se obtin relatiile invariante relativist: E= (1a) si p= (1b). Ele coincid cu relatiile corespunzatoare pentru fotoni, daca în relatiile (1), pentru toate particulele consideram constanta lui Plank redusa. Acest lucru nu este obligatoriu dar este confirmat de rezultatele experimentale ulterioare.

     Din relatia (1b) se obtine expresia de calcul pentru lungimea de unda a undei de Broglie: (2). Viteza de faza a undelor de Broglie este egala cu: (3) iar în teoria relativista , si viteza de faza este egala cu (4).

     Deoarece întotdeauna , rezulta ca viteza de faza este mai mare decât c. Pentru fotonii aflati în vid si viteza de faza este egala cu . În conformitate cu interpretarea din teoria moderna, viteza de faza a undelor de Broglie are o semnificatie pur simbolica, deoarece aceasta marime apartine categoriei de marimi fizice care nu pot fi observate experimental.

     Marimea fizica ce se observa experimental este viteza de grup a undelor de Broglie: (5). Aceasta marime nu contine nici o nedeterminare deoarece atât dp cât si dE sunt unic determinate. Se obtine pentru viteza de grup relatia (6). Din acesta relatie se observa ca viteza de grup a undelor de Broglie este egala cu viteza particulei, iar din (4) si (6) se obtine (7).



     De Broglie a folosit reprezentarea particulei cu ajutorul undelor de materie pentru interpretarea regulii de cuantificare a lui Bohr. El a discutat o unda de materie care se deplaseaza în lungul orbitei circulare a electronului. Daca pe orbita electronului raportul dintre lungimea cercului si lungimea de unda este un numar întreg, atunci dupa o rotatie completa în jurul nucleului, unda se întoarce în punctul initial cu aceleasi faza si amplitudine (fig.1).

     În fiecare punct al orbitei se stabileste un regim de oscilatie stationar si nu apare radiatie. În acest caz, orbita electronului este stationara. Daca nu se verifica conditia impusa, atunci la revenirea în punctul initial faza si amplitudinea undei se modofoca si nu se mai obtine un regim stationar. Conform acestei explicatii rezulta ca (8). Având în vedere relatia (2) se obtine: (9). Ulterior relatia (8) a fost generalizata si pentru cazul orbitelor eliptice, când lungimea de unda se modifica în lungul traiectoriei electronului.

     Cele prezentate mai sus reprezinta o construnctie ipotetica si, din aceasta cauza, nu are caracter de demonstratie. Demonstratia acestor ipoteze poate fi obtinuta numai experimental.

     2. Demonstratie experimentala a ipotezei lui Broglie

     Efectuând experiente privind împrastierea electronilor pe foite metalice subtiri, Davisson si Kensman au observat o dependenta a intensitatii fasciculului de electroni împrastiati în functie de unghiul de împrastiere în care apareau maxime si minime (fig.2a). În una din experiente placa dei nichel s-a oxidat. Dupa o calire îndelungata a placii în vid si atmosfera de hidrogen a vut loc o recristalizare. La repetarea experientei dependenta intensitatii fasciculului de electroni împrastiati în functie de unghiul de împrastiere s-a modificat semnificativ (fig.2b). Aparitia maximelor si minimelor pe aceste diagrame a ramas mult timp neînteleasa, pâna în momentul în care au fost interpretate ca rezultat al interferentei undelor Broglie reflectate de planele cristalelor mari, care s-au format în urma recristalizarii.
DOWNLOAD REFERAT
« mai multe referate din Fizica

CAUTA REFERAT

TRIMITE REFERAT CERE REFERAT
Referatele si lucrarile oferite de E-referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.
Confidentialitatea ta este importanta pentru noi

E-referate.ro utilizeaza fisiere de tip cookie pentru a personaliza si imbunatati experienta ta pe Website-ul nostru. Te informam ca ne-am actualizat termenii si conditiile de utilizare pentru a integra cele mai recente modificari privind protectia persoanelor fizice in ceea ce priveste prelucrarea datelor cu caracter personal. Inainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru te rugam sa aloci timpul necesar pentru a citi si intelege continutul Politicii de Cookie. Prin continuarea navigarii pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizarii fisierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Nu uita totusi ca poti modifica in orice moment setarile acestor fisiere cookie urmarind instructiunile din Politica de Cookie.


Politica de Cookie
Am inteles