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.
80
Глава 3.
Л.А.Шипицын в работе [10] показал, что волны де Бройля имеют в гидромеханике аналог - так называемую вихревую дорожку Кармана. При обтекании тел потоком жидкости или газа при определенных условиях наблюдается самопроизвольное и периодическое образование вихрей на поверхности тела. Отделение вихрей от тела является причиной возникновения периодически меняющейся силы, перпендикулярной направлению потока. Частота срыва вихря определяется очень простой зависимостью
v = 0,2 v!d
где 0,2 - число Струхаля; v - относительная скорость тела; d -некоторая длина, характеризующая размер тела.
Приведенная зависимость справедлива в широком диапазоне чисел Рейнольдса Re = vrf///, где // -кинематическая вязкость среды, причем Ю2 < Re < 106.
По данным Рожко [10], при Re от 3,5-106 до 107 вихреобразование вновь возобновляется. Таким образом, с движущимся в среде телом связан некоторый волновой процесс, аналогичный тому, как с движущейся в среде микрочастицей связаны волны де Бройля.
Л.А.Шипицыным рассчитано, что если число Рейнольдса меняется в интервале от 102 до 106. то и масса микрочастиц, для которых может наблюдаться волновой процесс, может меняться лишь в 104 раз. Если минимальное значение массы, предположим, соответствует электрону, то верхний предел составит только 5 нуклонных масс, а с учетом данных Рожко этот предел возрастает до 150-200 нуклонных масс. Внутри же этого интервала существует небольшой интервал масс микрочастиц, не обладающих волновыми свойствами. Здесь, правда, следует сделать оговорку: все сказанное относится не столько к собственно массам микрочастиц, сколько к произведению этих масс на скорость микрочастиц в конкретных экспериментах, т. е. одни и те же частицы будут вести себя по-разному в зависимости от их скорости.
Отсюда следует, что предложение Луи де Бройля о том, что все тела обладают волновыми свойствами, неправомерно и представляет собой попытку распространения за допустимые пределы свойств, обнаруженных в довольно узкой области масс и скоростей. Во-вторых, вновь поднимается вопрос о существовании среды, заполняющей внутри- и межатомное пространство, и об ее свойствах, в частности об
