КОРПУСКУЛЯРНЫЕ И ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА МИКРОСИСТЕМ Чуев И.И.,Максимова С.И.

Группа компаний «Информ стандарт»


Номер: 10-2
Год: 2017
Страницы: 5-7
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

частица, микрочастица, корпускула, волна, волновые свойства, корпускулярные свойства, уравнение, волновое уравнение, длина волны, частота, энергия, скорость, масса, функция, волновая функция, оператор Лапласа, амплитуда, электрон, импульс, атом, постоянная Планка, a particle, micro particle, corpuscule, wave, wave- properties, corpuscular properties, equation, wave - equation, wave-length, frequency, energy, velocity, mass function, wale - function, Laplas operator, amplitude, electron, impulse, atom, Planks constant

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Текст научной статьи

Основными понятиями, на которые опирались физические теории ХIХ и ХХ века, были понятия частицы и волны. С этой точки зрения описание физических закономерностей явлений сводилось и математически описывалось с применением этих элементарных понятий. Частица - корпускула это сосредоточение материи- вещества в некоторой части пространства. Законы движения частицы определяются уравнениями Ньютона, Кулона, Лоренца. Волна в отличии от частицы определяет и описывает некоторый распределительный в пространстве и зависящий от времени периодический процесс. Таким процессом является, например, распространяющийся в некоторой среде свет и колебания на поверхности воды. Уравнение, описывающее колебание, имеет вид: = (1) где - оператор Лапласа; - скорость распространения колебаний t - время - отклонение колеблющейся величины [1,416]. В случае упругих колебаний - отклонение частиц упругой среды от положения равновесия. В случае электромагнитного колебания описывает величины проекций векторов электрического и магнитного напряжений. К началу ХХ века сложилось определённое представление об областях применения понятий частицы и волны. Корпускулярные образования (электрон, протон, атом, ион, молекула) описывались на основе представлений о микрочастицах; свет, звук и некоторые виды излучений - на основе понятий волны. Однако уже в ХХ веке было установлено, что одно и тоже образование может вести себя в разных опытах как волна и как частица и наоборот. Анализ волновых свойств частиц обусловил попытку отказа от представления о частице и толкования частицы как волнового явления, т.е как распределенного в пространстве процесса. Такая концепция была представлена де - Бройлем и Шредингером. Каждой частице, по де- Бройлю, отвечает некоторая волна, характеризующаяся определенным значением частоты - и длины волны- . При этом значение - определяется уравнением: = (2) , где Планка, P - некоторый импульс: P = m . По нашему же мнению, каждая частица не нераспределённый в пространстве процесс, а корпускула, способная излучать, и следовательно поглощать, волновые (электромагнитные) излучения определенных частот и длины волны Де- Бройль ввел также представление о пакете волн. Частице отвечает не одна волна, а их группа с близкими значениями длин волн. Если скорость распространения колебания не зависит от длины волны, то скорость движений этой группы совпадает с фазовой скоростью. Однако из уравнения = (3) следует, что волна электрона в отличии от волны света должна обладать дисперсией в пустоте. Действительно, наличие связи между энергией частицы (фотона) - = (4) и - р должно привести к зависимости скорости распространения волны от её длины. Благодаря этой дисперсии, скорость перемещения областей , в которых отклонения колеблющейся величины существенно равна скорости частицы - . Исходя из этого, считается, что в рамках волновой доктрины приобретают смысл координата и скорость частицы. Состояние, при котором все точки колеблются с одинаковой частотой -, но различной амплитудой - носят название стоячей волны. Основной характеристикой такого состояния является распределение амплитуды колебания - в пространстве. С помощью выражают величину отклонения - по уравнению = (5). Подставив (5) в (1) и учитывая (2) - (4), получают [1,c.419]: + = 0 (6) Если принять, что = Ек = Е- (7), где Ек - кинетическая энергия;- потенциальная энергия; Е - вся энергия частицы; m - её масса - в стационарном состоянии, в котором полная энергия микрочастицы не меняется со временем. Тогда + = 0 (8) Считается, что уравнение Шредингера (8), описывает общий закон движения одной микрочастицы в стационарном состоянии и определяется как один из постулатов нерелятивистской квантовой механики. Основной недостаток приведенного вывода уравнения (8) состоит в достоверности соотношения (1) при определении и записи отклонений колеблющейся величины - от положения равновесия и соотношения (5), выражающего величину отклонения - через амплитуду -. Этот недостаток более очевиден при следующем изложении подобного вывода [2,292] Уравнение монохроматической электромагнитной волны имеет вид [ 3,12 ]: + + +(а =0 (1’) Здесь а - амплитуда волны. Для получения уравнения Шредингера в соотношении (1’) величину - а заменяют необоснованно волновой функцией - , в то же время выражают из уравнения (2), в конечном итоге получают: + + +( =0 (1’’) или с учетом (7): + = 0 (8’) Уравнение (8’) не учитывает потенциальную энергию частицы. При движении частицы в потенциальном поле её полная энергия - Е складывается из кинетической энергии - Ек и потенциальной энергии - , зависящей от координат -: Е = + ) отсюда Р2 = [Е - )] (7’) Подставляя (7’) в (1’’), окончательно получают + [Е - )]= 0 (8’) Анализ приведенных выводов уравнения Шредингера показывает, что волновые функции появляющиеся при решении этого уравнения, называемые волнами де - Бройля, например [4,11], в действительности позволяют рассчитывать лишь амплитуду таких волн и ни при каких условиях не допускает решений в виде плоских монохроматических волн. Более того в [ 5,277] без доказательно утверждается, что каждая из плоских волн , называемая здесь шредингеровской волной, удовлетворяет уравнению Шредингера. В согласии с отмеченным находится утверждение [6,78], что для волнового движения одного электрона в поле протона в волновом уравнении Шредингера волновая функция является мерой амплитуды электронной волны в любой точке пространства вокруг ядра с координатами . Аналогично этому в [7,212] отмечается, что для водородоподобного атома волновое уравнение имеет нужное решение, когда - величина пропорциональна амплитуде колебаний. Хотя при выводе уравнения подобного (1) этим автором [7,144] допущена математическая ошибка, которая повторилась и при выводе уравнения (8) [7,208] Положительным моментом приведенных выводов уравнений (8) и (8’) можно считать и то что в соответствии с уравнениями (2) и (7) , (7’) h =) (9), то есть постоянная (коэффициент) Планка является совокупной величиной, включающей общую энергию и потенциальную энергию излучения. В то же время уточнение уравнения Шредингера может быть дано при использовании для его вывода более конкретных зависимостей волновых функций по сравнению с функциями, определяемыми уравнениями (1) и (1’), и (1’’). Эта проблема пока не разрешима даже при использовании волнового уравнения Клейна-Гордона [5,209] и требует более точных зависимостей для волновых функций, выражающих их изменение в волновом процессе. В сообщении [4,10] отмечено, что кинетическая энергия - Ек и импульс -Р электрона связаны таким же соотношением, как и у частицы в классической механике, в которой, в случае фотоэффекта или при столкновении электроны ведут себя как объекты , обладающие чертами явно корпускулярного характера. А поэтому мы можем считать, что электрон способен лишь излучать, а, следовательно, и поглощать электромагнитные излучения, определенных частот - и длины волны - Такая постановка вопроса и была взята нами за основу при описании и количественной оценке свойств атома водорода в сообщениях [8 - 11]

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.