![]() |
![]() |
|
![]() | ![]() |
Опыты Фабриканта–Бибермана по дифракции отдельных электронов на одной щели. Соотношение неопределенностей Гайзенберга
Параметры эксперимента были следующими. Сначала электроны в
электронной пушке ускорялись в потенциале Разогнанный до такой скорости электрон проходил через пластину с микроскопической щелью, после чего попадал на фотографическую пластину. Чтобы изображение дифракционной картины на последней стало заметным, эксперимент проводился в течение длительного времени. Оценим вероятность нахождения одновременно двух электронов в пространстве между пушкой и фотопластинкой. Поток электронов измерялся с помощью амперметра и составлял (единица измерения — частица в секунду). Расстояние от
пушки до фотопластинки составляло Несмотря на столь малую величину коллективных эффектов, электроны, после достаточного времени экспозиции фотопластинки образовывали на ней четкую дифракционную картину, согласовывающуюся по своим параметрам с гипотезой де Бройля. Это недвусмысленно говорило о том, что даже отдельный электрон ведет себя не как классический «шарик», а как квантовая частица с ярко выраженными волновыми свойствами. В частности, после прохождения через щель он попадает и в область геометрической тени, что запрещено для классических частиц. На примере описанного эксперимента хорошо демонстрируется
соотношение неопределенностей Гайзенберга, которое утверждает, что
координата частицы Применительно к электрону можно сказать, что если щель имеет
ширину поэтому из соотношения неопределенностей при малых Таким образом, электрон, пролетевший через узкую щель, не может далее лететь в том же направлении со стопроцентной вероятностью. Это есть чисто квантовое явление, никаким образом не зависящее от характера взаимодействия со стенками щели. И именно оно приводит к тому, что электрон с ненулевой вероятностью попадает в область геометрической тени. Тем не менее, все выкладки, сделанные выше, можно успешно проделать, считая электрон волной (а не «волной-частицей») и не вводя новых понятий. Оказывается, однако, что чисто волновая механика тоже имеет свои ограничения, и единственно верный путь — это не считать электрон ни волной, ни частицей. Но об этом — следующий раздел. <<К предыдущему эксперименту | Квантовая теория | К следующему эксперименту>> |
|