78
Глава 3.
вопрос о природе сжимаемого газа, из которого состоит электронная оболочка, г. е. о природе эфира.
3.3.2. О волнах де Бройля
В 1924 г. Луи 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 Ь и импульс р, то с ней связана волна, частота которой v = Е/h, и длина волны X - hIp, где h - постоянная Планка.
Для частиц не очень высокой энергии X = h//7?v, где т и v — масса частицы и ее скорость соответственно. Таким образом, длина волны X 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 X = 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, Кнауэром, 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 Ne 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 последнего времени молекулярная дифракция наблюдалась только у легких газов с массой т < 4шн, где шн - 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.
Чем отличается квантовая механика от классической?
79
Что происходит с рассеянием молекул при т > 4тян? 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, Аг 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 Аг 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 интерпретации радужных максимумов, например, с помощью одно- или двукратного столкновения атомов поверхностью мишени.
Согласно обзору Гудмана, дифракционные явления на поверхности металлов до сих пор наблюдались только для легких газов, например, для Не на вольфраме, однако пучки Не при рассеянии на той же структуре приводили только к классическим радужным эффектам.
Для молекул, собственный геометрический размер которых соответствовал длине волны де Бройля, например, у бутана С4Н|0, уравнение де Бройля не проверялось совсем.
Таким образом, из экспериментов следует, что справедливость формулы де Бройля твердо установлена только в узком диапазоне масс микрочастиц.
