Способность микрочастиц в небольшом объеме иметь свойства энергии и импульса определяется как корпускулярные свойства. Если подобные микрочастицы взаимодействуют друг с другом, то законы импульса и сохранения энергии соблюдаются. Корпускулярные свойства электрона заключаются в поведении электрона как частицы. Они также характерны для фотонов. Свет излучается и поглощается небольшими группами – корпускулами. Эйнштейн предполагал, что свет излучается потоками квантов. Эта идея легла в основу квантовой физики и объяснила механизм фотоэффекта.
Что такое корпускулярные свойства?
Частота волн света характеризуется числом выбитых электронов. Т.е. микрочастицы выходят с поверхности вне зависимости от яркости света, но при условии, что энергии достаточно. Это подтверждает формула:
E = hν, где- Е – энергия кванта излучения,
- h – постоянная Планка (6,6 * 10-38 Дж*с),
- ν – частота излучения.
Квант называют фотоном. Это реальная частица, которая не может находиться в состоянии покоя. Фотон не может существовать на одном месте, поэтому постоянно пребывает в движении.
Корпускулярно-волновой дуализм
Свет одновременно является волной и частицей, что определяется как корпускулярно-волновой дуализм. При одних обстоятельствах свет – волна, а при других – частица. Бор сформулировал принцип, при котором оба свойства выгодны друг другу. Двойственность есть не только у фотонов, но и у других микрочастиц:- электронов;
- нейтронов и другие.
Гипотеза де Бройля
Ученый де Бройль разработал гипотезу о том, что корпускулярно-волновая двойственность универсальна. С каждой микрочастицей связаны волновые (частота n и длина волны l) и корпускулярные свойства (энергия E и импульс p). Гипотеза для фотонов выражается через формулу:
λ = h/р = h/mv, где- λ – длина волны,
- h – постоянная Планка (6,6 * 10-38 Дж*с),
- р – импульс тела,
- m – масса частицы,
- v – скорость частицы.
Чем меньше длина волны, тем выше энергия и импульс. У таких микрочастиц волновые характеристики выражены слабо. Дуализм свойственен электромагнитному полю и имеет универсальный характер.
Значение корпускулярных свойств
Корпускулярные свойства микрочастиц были доказаны давно. Их можно обнаружить с помощью эксперимента в специальной камере Вильсона. Микрочастицы ионизируют в насыщенной паром камере. Ионы становятся центрами конденсации, наличие которых можно определить по штрихообразным следам. Таким образом, микрочастицы двигаются по определенной траектории и по свойствам схожи с обычными корпускулами.
Позднее было доказано, что микрочастицы обладают корпускулярно-волновыми свойствами. Перед нахождением волновых характеристик микрочастиц квантовая механика уже была достаточно развита. Свойства волны у микрочастицы на тот момент были доказаны только на теоретическом уровне. Учение о двойственности микрочастиц позволило науке шагнуть далеко вперед и раскрыть окружающий мир по-новому.
Как вы считаете, материал был полезен?