V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
1. Pokusy s
průchodem elektronů, což jsou typické částice atomové fyzice, přes jemné mřížky (realizované
krystalovou mřížkou tenké kovové fólie tloušťky menší než cca 10-6cm; tyto pokusy poprvé prováděli Davisson, Germer
a Thomson r. Ohybové interferenční jevy byly pozorovány i
u dalších druhů částic (korpuskulárního záření). skutečnosti
však obdržíme interferenční obraz střídání světlých tmavších proužků (obr. Svazek
rovnoběžně letících elektronů dopadá neprostupné stínítko dvěma štěrbinami, nímž je
umístěna fotografická deska.2 vpravo.2008 12:13:16]
. Jak však chováním (skutečných) částic? Podle
klasické fyziky částice všech okolností chovají jako diskrétní "kousíčky hmoty".cz/JadRadFyzika.1.1.1.1. Kdybychom zeslabili tok elektronů natolik, se
v soustavě při každém průchodu nacházel vždy jen jeden elektron, každý takový prošlý elektron by
vytvořil desce své lokální ("bodové") zčernání.1.
Vlnové vlastnosti částic
Vidíme tedy, elektromagnetické vlny mohou chovat jako proud částic toto jedna
stránka korpuskulárně-vlnového dualismu. Vlnové vlastnosti částic projevují myšlenkovém experimentu difrakce elektronů štěrbině
vznikem interferenčních obrazců.
Obr. Pokud elektrony byly klasické částice, fotografické desce vyvolání
byly zobrazeny dva tmavé pruhy jakožto stínové obrazy obou štěrbin (obr.10. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
Záření když svou podstatou elektromagnetické vlnění, bude chovat jako proud částic -
fotonů žádným makroskopickým experimentem neprokážeme jeho vlnové vlastnosti; pouze
kdybychom myšleném pokuse stali "malými zelenými mužíčky", dovedli zmenšit rozměry
řádově pikometrů "vstoupili" fotonu, zjistili bychom foton uvnitř vlastně elektromagnetickou
vlnou.1.2 vlevo).htm 58) [15. Interferenční obraz nezávisí intenzitě dopadajícího svazku, takže není
důsledkem vzájemné interakce elektronů svazku.v je
hybnost elektronu.
Podstata těchto experimentálních skutečností názorně ilustrována obr.1. K
http://astronuklfyzika.2. Přitom tyto interferenční jevy nezávisejí intenzitě
toku částic obrazec nemění, když intenzita toku elektronů tak malá, systémem prochází
jeden elektron druhém.RNDr.1.2 v
myšleném experimentu, který zobecňuje výsledky mnoha skutečných experimentů. Výsledný obraz, který součtem skvrnek
způsobených jednotlivými elektrony, přesto měl charakter podle obr.1 vpravo),
přesně takový, jaký vznikl při průchodu rovinné vlny vlnovou délkou h/p, kde p=me.1927) však ukázaly, elektrony vykazovaly ohyb interferenci podobně jako vlny -
jako kdyby elektron "rozdvojil", prošel současně dvěma sousedními otvory mřížky pak ohybu
tyto dvě složky spolu interferovaly jak běžné vlnění.1
