Опыты, подтверждающие волновые свойства частиц

Успешно объясняя спектры атома водорода, теория Бора оказалась не в состоянии объяснить спектры многоэлектронных атомов, так как она была внутренне противоречива.

В 1927 г. Луи де Бройль высказал предположение, что не только электромагнитное излучение, но и частицы материи с массой покоя m₀ ≠ 0 , движущие со скоростью ,обладаюткорпускулярно-волновым дуализмом. Длина волны, соответствующая движущей частице, рассчитывается по формуле

(8.8)

где р– импульс частицы. Это предположение в то время выглядело слишком смелым, так как тела большой массы не проявляли волновых свойств.

В связи с высказанной де Бройлем идеей был проведен ряд экспериментов по обнаружению волновых свойств у микрочастиц.

Девиссоном и Джермером эксперименты проводились по схеме, аналогичной опытам по дифракции рентгеновских лучей от поверхности кристалла. С помощью электронной пушки формировался пучок электронов с постоянной скоростью v, который посылался под углом скольжения на поверхность кристалла. Интенсивность отраженного пучка электронов I измерялась приемником (рис. 8.2а).

При фиксированном угле скольжения непрерывно изменяли напряжение U на электронной пушке. При этом оказалось, что зависимость интенсивности I от носит не монотонный характер (рис. 8.2б). Максимумы интенсивности наблюдались на одинаковом расстоянии друг от друга, что можно объяснить с помощью формулы де Бройля (8.8):

Как и для рентгеновских лучей, положение максимумов и минимумов интенсивности зависит от длины волны.

Томсоном и Тартаковским пучок электронов, имеющих постоянную скорость, посылался на тонкий лист металла, который можно рассматривать как трёхмерную дифракционную решетку. Электроны, пройдя через фольгу, давали на экране дифракционную картину.

Аналогичные опыты, проведенные с другими микрочастицами (протонами, атомами, молекулами), подтвердили наличие волновых свойств у потока микрочастиц.