részecske vagy hullám? – a fény és az anyag kettős természetéről
DESCRIPTION
Részecske vagy hullám? – A fény és az anyag kettős természetéről. Vámos Lénárd TeTudSz 2010.okt.1. Tartalom. A fény hullám természete Video, szimuláció, kísérlet A fény részecske természete QM előzmények, kísérletek bemutatása Fotoeffektus, Compton-eff., Az anyag hullámtermészete - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Részecske vagy hullám? – A fény és az anyag kettős
természetéről
Vámos Lénárd
TeTudSz
2010.okt.1.
Tartalom
• A fény hullám természete– Video, szimuláció, kísérlet
• A fény részecske természete– QM előzmények, kísérletek bemutatása– Fotoeffektus, Compton-eff.,
• Az anyag hullámtermészete– drQuantum: Video bemutatása
• Következmények:– Hullámfüggvény, határozatlansági reláció, hol van az elektron az
atomban– Hanburry-Twiss– AFM képek
Hullámok1D
(vonalon)
2D (felületen)
3D (térben)
A hullám egy rendszer olyan állapotváltozása, amely időbeli és/vagy térben periodikus (vagyis szabályosan ismétlődő). Energiát szállít.Bemutató:
• Kötélhullámok
•Kioltás
•Összegzés
•Polarizáció
• Vízhullámok
•Interferencia
•Elhajlás
• Fény
•Intereferencia
•Elhajlás
•Polarizáció
Hullámtermészet
• Huygens-elv: egy hullámfelület minden pontja elemi hullámok kiindulópontja is egyben.
• Huygens–Fresnel-elv: a hullámtérben megfigyelhető hatást az adott hullámfelületből kiinduló koherens elemi hullámok interferenciája határozza meg.
• Terjedés, Visszaverődés, Törés, Elhajlás, Interferencia
• ripple.jar– Single Source (hullámfrontok)– Single Slit (elhajlás)– Half Plane (elhajlás)– Double Slit (interferencia)– Refraction
Descartes és Newton: Részecske természet
• Egyenes vonalú terjedés
• Visszaverődés
• Törés
• Energia és impulzus megmaradás
Részecske természetAkkor a fény most részecske, vagy hullám?
Kinek van pontosabb leírása?
A fény elhajlása
A fény interferenciája
19. sz. végére a hullám természet győzelme biztosnak látszott
• Fresnel: elhajlás, interferencia
• Maxwell: a fény, mint elektromágneses hullám
Hullám
természettel magyarázható
Részecske természettel magyarázható
Visszaverődés
Törés
Interferencia
Elhajlás
Polarizáció
A 20.sz. kísérletei és a részecsketermészet
• Hőmérsékleti sugárzás
• Fotoeffektus
• Compton-szórás
A fekete test sugárzása
http://www.szgti.bmf.hu/fizika/feketetest/
A lávafolyam hőmérséklete megbecsülheő a színéből.
Az eredmények jól egyeznek a mérésekkel: 1000- 1200 °C.
Fotoeffektus video
• http://www.youtube.com/watch?v=N7BywkIretM&feature=related
• http://extraphysics.com/java/java2.htm
hE
2ev2
1 eki mWh ev
ellki UeWh
kiWhm 2v21
Simulation http://www.student.nada.kth.se/~f93-jhu/phys_sim/compton/Compton.htm
hE hE
2cmE
hE
hE
hcm 2
ch
cm
hch
cm
Hullám
természettel magyarázható
Részecske természettel magyarázható
Visszaverődés
Törés
Interferencia
Elhajlás
Polarizáció
Fotoelektromos jelenség
Compton-effektus
Az anyag hullámtermészete
• de Broglie (1924): • Ha fény mutat részecske tulajdonságot, akkor az
anyagi részecske is mutathat hullám tulajdonságot.
• Makroszkópikus világunkban a testhez rendelt hullámhossz mérhetetlenül kicsi. Pl.:• egy 100 km/h sebességgel haladó 1 tonnás autó hullámhossza: autó= 2.4×10-37 m• Mikroszkópikusan egy elektron esetén meghatározó lehet:• h = 6.6262 × 10-34 Js• me= 9.10940 × 10-31 kg• Az atomi átmérő: 10-10 m = 1 Å
vmh
ph
][v1027.7 4
mph
Az anyag hullámtermészete
• Kétréses kísérletek elektronokkal:– drQuantum– mérés
KÖVETKEZMÉNYEK
Heisenberg-határozatlansági reláció
• Impulzus~hullámtermészet• Pozíció~részecsketermészet
2 px
x: a helymérés bizonytalansága
p: az impulzusmérés bizonytlansága
: h/2π, ahol h a Planck állandó
Atomerő mikroszkóp
Nikkel felülete atomi felbontásban,Mesterségesen színezett ábra.
A elektronok interferencia mintája nemesfémek felületén
„Mi a foton? Persze manapság minden gézengúz úgy gondolja,
hogy tudja a választ, de becsapja magát.” (A. Einstein)