Зат бөлшектерінің толқындық қасиеттерінің тәжірибеде расталу

Бөлшектердің толқындық қасиеттері анық байқалған тәжірибелерге америка физиктері К.Дэвиссон (1881-1958) және Л.Джермер(1896-1971) тәжірибелері жатады (1927 ж.).(2.5) формула бойынша есептелінген U=54 В үшін дебройльдық толқын ұзындығы 0,167 нм-ге тең. Осыған сәйкес (d=sinα=λ) формуладан табылған толқын ұзындығы болса, ол 0,165 нм-ге тең. Осы дәл келуден алынған нәтижені де Бройль жорамалының расталуы ретінде
қабылдау керек.2. Дэвиссон және Джермердің басқа тәжрибелерінде α түсу бұрышын тұрақты етіп (демек, θ=const) алып, U үдеткіш кернеудің әртүрлі мәндерінде шағылған электрондық шоқтың І интенсивтігі өлшенген.Теориялық тұрғыдан осы жағдайда рентген сәулелерінің кристалдан шағылуына ұқсас интерференциялық шағылу максимумдары байқалуы тиіс. Кристалдың әр түрлі атомдық жазықтықтардан шағылғандай болып, толқындар таралады. Осы толқындар, егер (2dsinθ=nλ n=0,1,2) (2,6)Брэгг-Вульф шарты орындалатын болса, онда олар интерференция кезінде бірін-бірі күшейтеді. Демек, интерференциялық максимумдар пайда болатын бағыттар (2.6) шартымен анықталады.Енді (2.6) формуласына дебройльдық толқын ұзындығы үшін (2.5) λ=2πħ/p=2πħ/√2eUm формуланы қоямыз. Тәжірибе кезінде θжәне d мәндері тұрақты етіліп алынатындықтан (2.6) формуласынан (2.7) U½=n1,226/2dsinθ~n болатындығы шығады, яғни шағылу максимумдары пайда болатын √Unмәндері n=1,2,… бүтін сандарына пропорционал, басқаша айтқанда, бір-бірінен бірдей қашықтықтарда болулары тиіс, мұнда U Вольтпен, ал d нанометрмен алынған.2.2.3. Томсон және Тартаковский тәжірибелері
Рентген сәулелері үшін Дебай және Шеррер ұсынған әдісті қолданып, Дж.Томсон және С.Тартаковский (1928 ж.) жұқа поликристалдық пленкалар арқылы электрондар өткенде пайда болатын дифракциялық көрініс дәл Дебай-Шеррер рентгенограммалары сияқты болатындығын көрсетті.Шапшаң электрондардың (1) жіңішке шоғы жұқа (2) поликристалдық пленканы атқылайды. Дифракцияланған (3) электрондар шоғы (4) фотопластинкаға түседі. Сонда бұл пластинканың бетінде орталығында тұтасқан дағы бар бірнеше концентрлік шеңберлер (сақиналар) түріндегі көрініс пайда болады.Сөйтіп Дж.Томсон тәжірибелерінің нәтижелері электронның толқындық табиғаты жөніндегі де Бройль гипотезасының дұрыс екендігін көрсетеді.Дж.Томсон тәжірибесінде шапшаң электрондар шоғы пайдаланғандығы айтылған болатын. Ал орыс физигі П.С.Тартаковский баяу қозғалатын электрондар шоғын жұқа слюда, алюминий пленкадан өткізіп, жоғарыда айтылғандай дифракция құбылысын байқады.Сонымен тәжірибе жүзінде электронның толқындық табиғаты толық дәлелденді.
2.2.4. Молекулалық шоқтармен жүргізілген тәжірибелер.Де Бройль жорамалына сәйкес кез келген материялық бөлшектердің, соның ішінде атомдар мен молекулалардың толқындық қасиеттері болуға тиіс. 1929 ж. Штерн және оның қызметкерлері жүргізген тәжірибелері де Бройль жорамалының нейтрал атомдар (Не)мен молекулалар (Н2) үшін дұрыс екендігін көрсетті.Бұл тәжірибелердің нәтижелерін талдау бұрын қарастырылған тәжірибелерге қарағанда біршама күрделірек болды. Мұның себебі:шоқтағы атомдар немесе молекулалардың жылдамдықтары біржола анықталған деуге болмайды. Өйткені газ молекулалары Максвелл заңы бойынша үлестірілген жылулық жылдамдықтармен қозғалыста болады. Сонда молекула жылдамдығы деп бұлардың жылулық қозғалысының ең ықтимал жылдамдығы алынады;υ=√2kT/M мұндағы k – Больцман тұрақтысы, Т – абсолют температура, М – атом
не молекула массасы. Сонда молекула импульсы p=√2kTM болады.Осы және (2.3) λ=2πħ/p=2πħ/(mυ) формулаларын пайдаланып, Штерн тәжірибелеріндегі молекуланың де Бройль толқын ұзындығын бағалау үшін формула аламыз: (2.11) λ~=2πħ/√2kTM.Осы өрнектегі универсал тұрақтыларды сандық мәндерімен алмастырамыз, сонда (2.12)λ~=3,04/√TM,нм