Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж юу вэ? Энэ нь зарим нөхцөлд долгион мэт, зарим нөхцөлд бөөмс шиг ажилладаг фотон болон бусад атомын доорх бөөмсийн шинж чанар юм.
Матери ба гэрлийн долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал нь квант механикийн чухал хэсэг юм, учир нь энэ нь сонгодог механикт сайн ажилладаг "долгион", "бөөмс" зэрэг ойлголтууд хангалттай биш гэдгийг хамгийн сайн харуулж байна. зарим квант объектын зан байдлын тайлбар.
Гэрлийн хоёрдмол шинж чанар нь 1905 онд Альберт Эйнштейн бөөмс гэж тодорхойлсон фотонуудыг ашиглан гэрлийн үйл ажиллагааг тайлбарласны дараа физикт хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Дараа нь Эйнштейн гэрлийг долгионы үйлдэл гэж тодорхойлсон харьцангуй бага алдартай тусгай онолыг нийтлэв.
Хос араншинтай хэсгүүд
Хамгийн шилдэг нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын зарчимфотонуудын зан төлөвт ажиглагдсан. Эдгээр нь хоёрдмол шинж чанартай хамгийн хөнгөн бөгөөд жижиг биетүүд юм. Энгийн тоосонцор, атом, тэр ч байтугай молекул зэрэг том биетүүдийн дунд долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын элементүүдийг ажиглаж болох боловч том биетүүд нь маш богино долгион шиг ажилладаг тул тэдгээрийг ажиглахад маш хэцүү байдаг. Ихэвчлэн сонгодог механикт хэрэглэгддэг ойлголтууд нь том буюу макроскопийн бөөмсийн үйлдлийг дүрслэхэд хангалттай байдаг.
Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын нотолгоо
Хүмүүс гэрэл, материйн мөн чанарын талаар олон зуун, бүр мянган жилийн турш бодож ирсэн. Харьцангуй саяхныг хүртэл физикчид гэрэл ба материйн шинж чанарууд нь хоёрдмол утгагүй байх ёстой гэж үздэг байсан: гэрэл нь Ньютоны механикийн хуулиудад бүрэн захирагддаг бие даасан хэсгүүдээс бүрдэх материйн нэгэн адил бөөмсийн урсгал эсвэл долгион байж болно. тасралтгүй, салшгүй орчин.
Эхэндээ орчин үед гэрлийн бие даасан бөөмсийн урсгал мэтийн зан үйлийн тухай онол, өөрөөр хэлбэл корпускулын онол түгээмэл байсан. Ньютон өөрөө үүнийг баримталсан. Гэсэн хэдий ч Гюйгенс, Френель, Максвелл зэрэг хожмын физикчид гэрэл бол долгион гэж дүгнэсэн. Тэд гэрлийн үйл ажиллагааг цахилгаан соронзон орны хэлбэлзлээр тайлбарласан бөгөөд энэ тохиолдолд гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэл нь сонгодог талбайн онолын тайлбарт багтсан болно.
Гэсэн хэдий ч 20-р зууны эхээр физикчид эхний болон хоёр дахь тайлбар аль нь ч боломжгүй гэсэн асуудалтай тулгарсан.янз бүрийн нөхцөл, харилцан үйлчлэлийн дор гэрлийн үйл ажиллагааны хэсгийг бүрэн хамарна.
Түүнээс хойш олон тооны туршилтууд зарим бөөмсийн хоёрдмол шинж чанарыг нотолсон. Гэсэн хэдий ч квант объектын шинж чанарын долгион-бөөмсийн хоёрдмол шинж чанарыг хүлээн зөвшөөрөхөд гэрлийн шинж чанарын талаархи маргааныг эцэслэсэн анхны, хамгийн эртний туршилтууд онцгой нөлөө үзүүлсэн.
Фото цахилгаан эффект: гэрэл нь бөөмсөөс тогтдог
Фотоэлектрик эффект буюу фотоэлектрик эффект нь гэрлийн (эсвэл бусад цахилгаан соронзон цацраг) бодистой харилцан үйлчлэх үйл явц бөгөөд үүний үр дүнд гэрлийн бөөмсийн энерги нь бодисын бөөмс рүү шилждэг. Фотоэлектрон эффектийг судлах явцад фотоэлектронуудын үйлдлийг сонгодог цахилгаан соронзон онолоор тайлбарлах боломжгүй байв.
Heinrich Hertz 1887 онд электродууд дээр хэт ягаан туяа тусах нь цахилгаан оч үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлсэн гэж тэмдэглэжээ. Эйнштейн 1905 онд фотоэлектрик эффектийг тодорхой квант хэсгүүд гэрлийг шингээж, ялгаруулдаг гэж тайлбарлаж, анх гэрлийн квант гэж нэрлээд дараа нь фотон гэж нэрлэсэн.
1921 онд Роберт Милликений хийсэн туршилт Эйнштейний дүгнэлтийг баталж, фотоэлектрик эффектийг нээснийхээ төлөө Нобелийн шагнал, харин Милликан өөрөө 1923 онд энгийн бөөмсийн талаархи бүтээлээрээ Нобелийн шагнал хүртэхэд хүргэсэн. мөн фотоэлектрик эффектийн судалгаа.
Дэвиссон-Жермерийн туршилт: гэрэл бол долгион
Дэвиссоны туршлага - Гермер баталсанДе Бройлийн гэрлийн долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын тухай таамаглал нь квант механикийн хуулиудыг боловсруулах үндэс болсон.
Хоёулаа физикч никелийн нэг талстаас электронуудын тусгалыг судалсан. Вакуум орчинд байрлах уг суурилуулалт нь тодорхой өнцгөөр никель дан болор шорооноос бүрдсэн байв. Монохромат электронуудын цацрагийг зүссэн хавтгайд шууд перпендикуляр чиглүүлсэн.
Туршилтаар тусгалын үр дүнд электронууд маш сонгомол байдлаар тархдаг, өөрөөр хэлбэл ойсон бүх цацрагт хурд, өнцгөөс үл хамааран эрчим хүчний максимум, минимум ажиглагдаж байгааг харуулсан. Ийнхүү Дэвиссон, Гермер нар бөөмсөнд долгионы шинж чанар байгааг туршилтаар баталжээ.
1948 онд Зөвлөлтийн физикч В. А. Фабрикант долгионы функц нь зөвхөн электронуудын урсгалд төдийгүй электрон бүрт тус тусад нь байдгийг туршилтаар баталсан.
Жунгийн хоёр ангархайтай туршилт
Томас Янгийн хоёр ангархайтай хийсэн практик туршилт нь гэрэл ба бодис хоёулаа долгион болон бөөмсийн шинж чанарыг харуулдаг болохыг харуулсан.
Жунгийн туршилт нь 19-р зууны эхэн үед, бүр дуализмын онол гарч ирэхээс өмнө хийгдсэн ч долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын мөн чанарыг бодитоор харуулж байна.
Туршилтын мөн чанар нь дараах байдалтай байна: гэрлийн эх үүсвэр (жишээлбэл, лазер туяа) нь хоёр зэрэгцээ завсар хийсэн хавтан руу чиглэнэ. Хагарлаар дамжин өнгөрөх гэрэл хавтангийн ард дэлгэцэн дээр тусна.
Гэрлийн долгионы шинж чанар нь гэрлийн долгионыг ангархайгаар дамжуулдагхолилдож, дэлгэцэн дээр цайвар ба бараан зураас үүсгэдэг бөгөөд хэрэв гэрэл нь зөвхөн бөөмс шиг ажилладаг байсан бол ийм зүйл гарахгүй. Гэсэн хэдий ч дэлгэц нь гэрлийг шингээж, тусгадаг бөгөөд фотоэлектрик эффект нь гэрлийн корпускуляр шинж чанарыг нотолж байна.
Материйн долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж юу вэ?
Матери нь гэрэлтэй ижил хоёрдмол шинж чанартай байж чадах уу гэсэн асуултыг де Бройль тавьжээ. Тэрээр тодорхой нөхцөлд, туршилтаас хамааран зөвхөн фотонууд төдийгүй электронууд нь долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлыг харуулж чадна гэсэн зоримог таамаглалыг эзэмшдэг. Бройль 1924 онд гэрлийн фотон төдийгүй макро бөөмсийн магадлалын долгионы тухай санаагаа боловсруулсан.
Дэвиссон-Гермерийн туршилт болон Янгийн давхар ангархай туршилтыг (фотоны оронд электронтой) давтан хийснээр таамаглал нотлогдвол де Бройль Нобелийн шагнал хүртэв (1929).
Тохирсон нөхцөлд матери мөн сонгодог долгион шиг аашлах боломжтой болж байна. Мэдээжийн хэрэг, том биетүүд маш богино долгион үүсгэдэг тул тэдгээрийг ажиглах нь утгагүй боловч атом, бүр молекул зэрэг жижиг биетүүд мэдэгдэхүйц долгионы урттай байдаг нь долгионы функц дээр суурилсан квант механикийн хувьд маш чухал юм.
Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын утга
Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын тухай ойлголтын гол утга нь цахилгаан соронзон цацраг ба бодисын үйл ажиллагааг дифференциал тэгшитгэл ашиглан тодорхойлж болно.долгионы функцийг илэрхийлдэг. Энэ нь ихэвчлэн Шредингерийн тэгшитгэл юм. Долгионы функцийг ашиглан бодит байдлыг дүрслэх чадвар нь квант механикийн гол цөм юм.
Долгион бөөмийн хоёрдмол байдал гэж юу вэ гэсэн асуултын хамгийн түгээмэл хариулт нь долгионы функц нь тодорхой бөөмсийг тодорхой газраас олох магадлалыг илэрхийлдэг. Өөрөөр хэлбэл, бөөмс урьдчилан таамагласан байршилд байх магадлал нь түүнийг долгион болгодог боловч түүний гадаад төрх, хэлбэр нь тийм биш юм.
Долгион-бөөмийн хоёрдмол байдал гэж юу вэ?
Математик нь маш нарийн төвөгтэй боловч дифференциал тэгшитгэлд тулгуурлан үнэн зөв таамаглал дэвшүүлдэг ч квант физикийн хувьд эдгээр тэгшитгэлийн утгыг ойлгох, тайлбарлахад хамаагүй хэцүү байдаг. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдал гэж юу болохыг тайлбарлах оролдлого нь квант физикийн маргааны төвд байсаар байна.
Долгионы бөөмсийн хоёрдмол байдлын практик ач холбогдол нь аливаа физикч бараг ямар ч объектын талаар ердийн аргаар бодох нь хангалттай ойлголт авахад хангалтгүй болсон үед бодит байдлыг маш сонирхолтой байдлаар мэдэрч сурах ёстой гэдэгт оршдог. бодит байдлын.
