Номер 2, страница 118 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. В каких явлениях проявляются волновые свойства потока элементарных частиц?

Волновые свойства потока элементарных частиц, концепция которых известна как корпускулярно-волновой дуализм, проявляются в явлениях, которые традиционно считаются исключительно волновыми. Согласно гипотезе, выдвинутой Луи де Бройлем в 1923 году, любая движущаяся частица, обладающая импульсом $\text{p}$, связана с волной, длина которой определяется соотношением:

$ \lambda = \frac{h}{p} $

где $\text{h}$ — постоянная Планка.

Эти волновые свойства наиболее ярко проявляются в следующих явлениях:

Дифракция частиц

Дифракция — это способность волн огибать препятствия. Для частиц это явление наблюдается, когда они проходят через или рассеиваются на структурах, размеры которых сопоставимы с их длиной волны де Бройля. Исторически первым и ключевым доказательством стали опыты Клинтона Дэвиссона и Лестера Джермера (1927 г.), а также Джорджа Томсона (1927 г.). В этих экспериментах пучок электронов направлялся на кристалл никеля (или тонкую металлическую фольгу). Регулярная структура кристаллической решетки действовала как дифракционная решетка. Вместо беспорядочного рассеяния электроны отклонялись на строго определенные углы, образуя на экране картину из концентрических колец или пятен — дифракционную картину. Это явление было бы невозможно, если бы электроны были только классическими частицами. Позднее дифракция была продемонстрирована для нейтронов, протонов, атомов и даже крупных молекул.

Интерференция частиц

Интерференция — это взаимное усиление или ослабление двух или нескольких когерентных волн при их наложении друг на друга. Самым наглядным примером, демонстрирующим интерференцию частиц, является двухщелевой опыт. Когда поток частиц (например, электронов) направляется на преграду с двумя близко расположенными щелями, на экране за преградой возникает интерференционная картина — чередование полос с большим и малым числом попавших частиц (максимумы и минимумы). Это означает, что частицы ведут себя как волны, проходящие одновременно через обе щели и интерферирующие друг с другом. Удивительно, что эта картина формируется даже тогда, когда частицы посылаются по одной, что указывает на то, что каждая отдельная частица обладает волновыми свойствами и "интерферирует сама с собой".

Эти явления лежат в основе работы многих современных технологий, например, электронной и ионной микроскопии, где малая длина волны частиц позволяет получать изображения с разрешением, недостижимым для световых микроскопов.

Ответ: Волновые свойства потока элементарных частиц проявляются в явлениях дифракции (например, при рассеянии на кристаллах) и интерференции (например, в опыте с двумя щелями).