Естественные науки

в чем физический смысл волны, связанной с электроном?

Её "мощность" (то есть амплитуда волны возведенная в квадрат) показывает пространственную плотность вероятности обнаружить электрон в данной точке пространства.
Зная функциональную зависимость амплитуды этой волны от координат, можно посчитать, где вероятнее всего находится электрон.
Оксана Сирман
Оксана Сирман
99 045
Лучший ответ
По мнению большинства современных физиков, электронная волна – ничто иное, как волна вероятности обнаружения электрона в определенной точке пространства-времени. На способности электрона «прыгать» из одной точки своей волны в (любую) другую – или, возможно, существовать в разных точках одновременно – держится его способность связывать атомы в молекулы и формировать плотное вещество. Можно рассматривать электрон и. как своего рода виртуальную частицу, возникающую при взаимодействии одного электронного поля с другим. Идея рассматривать эту волну как вероятностную принадлежит, если не ошибаюсь, Максу Борну. Поначалу большинству его коллег концепция показалась безумной, в том числе Эйнштейну и Шрёдингеру, вывевшему уравнение этой волны. Эйнштейн сходил с ума в попытках разбить эту теорию вдребезги и доказать, что «Бог не играет в кости» ; в результате у него получилась концепция квантовой телепортации (которую сам Эйнштейн также счел слишком бредовой и приводил как аргумент несостоятельности квантовой теории) .

Надеюсь, меня кто-нибудь поправит, если я ошиблась. Это – слова дилетанта, большей частью основанные на Википедии и н/п литературе. Не судите строго...
Из википедии (Волны де Бройля)
Для частиц не очень высокой энергии, движущихся со скоростью (скорости света) , импульс равен (где — масса частицы) , и . Следовательно, длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы и её скорость. Например, частице с массой в 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует волна де Бройля с м, что лежит за пределами доступной наблюдению области. Поэтому волновые свойства несущественны в механике макроскопических тел. Для электронов же с энергиями от 1 эВ до 10 000 эВ длина волны де Бройля лежит в пределах от ~ 1 нм до 10−2 нм, то есть в интервале длин волн рентгеновского излучения. Поэтому волновые свойства электронов должны проявляться, например, при их рассеянии на тех же кристаллах, на которых наблюдается дифракция рентгеновских лучей. [1]
Первое подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году в опытах американских физиков К. Дэвиссона и Л. Джермера. Пучок электронов ускорялся в электрическом поле с разностью потенциалов 100—150 В (энергия таких электронов 100—150 эВ, что соответствует нм) и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракционной решётки. Было установлено, что электроны дифрагируют на кристалле, причём именно так, как должно быть для волн, длина которых определяется соотношением де Бройля. [1]
Подтвержденная на опыте идея де Бройля о двойственной природе микрочастиц — корпускулярно-волновом дуализме — принципиально изменила представления об облике микромира. Поскольку всем микрообъектам (за ними сохраняется термин «частица» ) присущи и корпускулярные, и волновые свойства, то, очевидно, любую из этих «частиц» нельзя считать ни частицей, ни волной в классическом понимании. Возникла потребность в такой теории, в которой волновые и корпускулярные свойства материи выступали бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу такой теории — волновой, или квантовой, механики — и легла концепция де Бройля. Это отражается даже в названии «волновая функция» для величины, описывающей в этой теории состояние системы. Квадрат модуля волновой функции определяет вероятность состояния системы, и поэтому о волнах де Бройля часто говорят [3] как о волнах вероятности (точнее, амплитуд вероятности) . Для свободной частицы с точно заданным импульсом (и энергией ), движущейся вдоль оси, волновая функция имеет вид [1]:

где — время, .
В этом случае, то есть вероятность обнаружить частицу в любой точке одинакова.

Похожие вопросы