108
Глава 3.
соотношения Планка решается несложно. Но тогда вновь возникает вопрос о природе сжимаемого газа, из которого состоит электронная оболочка, т. е. о природе эфира.
О волнах де Бройля
В 1924 г. де Бройль выступил с гипотезой о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем без исключения видам материи - электронам, протонам, атома и т. д., причем количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. А именно, если частица имеет энергию Е и импульс р, то с ней связана волна, частота которой v = E/h, и длина волны А = h/p, где h - постоянная Планка.
Для частиц не очень высокой энергии А = h/mv, где m и v -масса частицы и ее скорость соответственно. Таким образом, длина волны А де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы и ее скорость. Например, частице с массой 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, будет соответствовать волна де Бройля с А = 10-18 А, что лежит за пределами доступной наблюдению области.
В настоящее время считается, что волны де Бройля обнаружились, блестяще подтвердив его предсказания. И в самом деле, опыты по дифракции электронов, нейтронов, атомов и молекул водорода, атомов гелия недвусмысленно показали совпадение результатов с расчетами, выполненными с учетом волн де Бройля. Правда, не всюду.
Так, в экспериментах, проведенных в 1926 г. Штерном, Кнау-эром, Остерманом, наблюдалась дифракция пучков Не, Не2 на поверхности LiF. Типичная дифракционная картина включала в себя зеркально отраженный пучок и два слабых боковых дифракционных пучка. Однако уже для следующего за гелием инертного газа № согласно [10] дифракция не обнаружена. Во всех последующих обзорах по дифракции атомов и молекул, например, в обзоре Рамзея, упоминается только дифракция Н2, Не. Наконец, в современном обзоре Гудмана и Вахмана [10] отмечается, что до
Чем отличается квантовая механика от классической?
109
последнего времени молекулярная дифракция наблюдалась только у легких газов с массой m < 4mH, где mH - масса атома водорода
В 1971 г. появилась работа Вильямса, в которой приведены сведения о дифракции Не на LiF довольно высокого порядка. Однако других аналогичных работ в обзоре Гудмана нет, а в работе Вильямса не утверждается, что максимумы рассеяния обусловлены упругим однократным процессом типа дифракции.
Что происходит с рассеянием молекул при m > 4mH? Оказалось, что существует несколько типов рассеяния - диффузное, лепестковое и радужное. И все три типа рассеяния не имеют отношения к волновым процессам, следовательно, и к волнам де Бройля.
Диффузное рассеяние связано с адсорбцией атомов или молекул поверхностью кристалла и является неупругим рассеянием.
Лепестковое рассеяние, впервые наблюдавшееся Цалем в 1931 г. для паров металлов, а затем для инертных газов Ne, Ar существенно отличается от зеркального и от дифракционного рассеяний, но оно также связано с неупругими процессами. В обзоре Гудмана отмечено, что теоретическое рассмотрение механизма лепесткового рассеяния с использованием квантовых законов оказалось безуспешным. Необходимо отметить, что рассеяние Не приводит к дифракционной картине в той же установке, где рассеяние Ar является лепестковым.
Радужное рассеяние характеризуется двумя максимумами интенсивности, положение которых не совпадает с положением зеркального или дифракционного максимумом. Согласно обзору Гудмана возникновение радужного рассеяния связано в классическом рассмотрении с периодичностью потенциала поверхности кристалла. Квантовая интерпретация радужного рассеяния сводится к предположению, что два наблюдаемых радужных максимума интенсивности являются огибающей множества дифракционных максимумов, которые незаметны из-за слабого их разрешения в опытах. Однако это предположение не доказано прямыми экспериментами, и к тому же существуют и другие интерпре
