Волновая природа материи
1
УДК 539.1(075.8)
Волновая природа материи: от дифракции частиц
на кристаллах до интерферометра
Капицы – Дирака – Тальбота – Лоу
© Е.В. Смирнов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрены экспериментальные методы исследования волновых свойств ча-
стиц. Отмечено, что в случае крупных молекул, молекулярная масса которых пре-
восходит
3
10
а.е.м., изучение волновых свойств частиц наиболее эффективно с
помощью интерферометра Тальбота – Лоу (ИТЛ). Дополнительные преимуще-
ства в видности интерференционной картины дает использование в ИТЛ эффек-
та Капицы – Дирака – дифракции частиц на стоячей световой волне. Такой ин-
терферометр Капицы – Дирака – Тальбота – Лоу позволяет исследовать волно-
вые свойства молекул, молекулярная масса которых составляет несколько тысяч
атомных единиц массы. Обозначены перспективы применения этого метода для
исследования волновых свойств более массивных частиц.
Ключевые слова:
волновая природа материи, волна де Бройля, эффект
Тальбота, эффект Капицы – Дирака
.
Гипотезе де Бройля о волновой природе вещества принадлежит
важная роль в развитии и становлении квантовой физики – основы
всей современной физики и новейших технологий. Известный амери-
канский физик В. Вайскопф писал, что «квантовая теория представ-
ляет такой плод человеческой мысли, который более всякого другого
научного достижения углубил и расширил наше понимание мира».
Интенсивное развитие передовых современных технологий, ос-
нованных на квантовой физике, обусловливает необходимость мо-
дернизации курса общей физики, читаемого в технических универси-
тетах и вузах [1, 2]. Цель этой модернизации – подготовка выпускни-
ков технических вузов к работе на передовых направлениях науки и
техники.
Одной из важных проблем при изучении основ квантовой физики
является анализ волновых свойств квантовых объектов, в том числе
больших органических молекул, масса которых составляет несколько
тысяч атомных единиц массы.
В современной учебной литературе эта проблема практически не
отражена, поскольку основные результаты в данной области были
получены в последние годы.
Первые эксперименты, подтвердившие гипотезу де Бройля и вы-
явившие волновые свойства самых легких элементарных частиц –
электронов, были выполнены на кристаллах (рис. 1) в 1927–1928 гг.
