Опыт Боте

В этом опыте тонкую металлическую фольгу F устанавливали между двумя быстро действующими счетчиками G1 и G2

1. Фольгу облучали слабым пучком рентгеновского излучения X, под действием которого она сама становилась источником рентгеновского излучения. Вследствие весьма слабой интенсивности первичного пучка количество квантов, испускаемых фольгой, было достаточно мало. 

2. Если бы энергия этого излучения распространялась в виде сферических волн, то оба счетчика должны были бы срабатывать одновременно. Опыт, однако, показал, что счетчики реагировали совершенно независимо друг от друга, и число совпадений не превышало ожидаемого числа случайных совпадений. Все происходило так, как если бы излучение фольги F распространялось в виде отдельных квантов, которые могли попадать либо в один, либо в другой счетчик. 

3. Это можно объяснить лишь тем, что в отдельных актах испускания возникают кванты излучения, т.е. частицы, летящие то в одном, то в другом направлении. 

Вывод: Итак, экспериментально было доказано существование особых электромагнитных квантов, или фотонов, как их впоследствии назвали - Фотоны. Рассмотренные выше опыты и ряд других со всей убедительностью подтвердили гипотезу Эйнштейна о световых квантах - фотонах. 

Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. 

Согласно классической электродинамике, которая достаточно хорошо описывает основные закономерности тормозного излучения, его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряженной частицы.

Так как ускорение обратно пропорционально массе m частицы, то в одном и том же поле тормозное излучение легчайшей заряженной частицы — электрона будет, например, в миллионы раз мощнее излучения протона (I~ a² ~ 1/m²). Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется тормозное излучение, возникающее при рассеянии электронов на электростатическом поле атомных ядер и электронов; такова, в частности, природа рентгеновских лучей в рентгеновских трубках и гамма-излучения, испускаемого быстрыми электронами при прохождении через вещество.

Тормозное рентгеновское и гамма-излучение широко применяются в технике, медицине, в исследованиях по биологии, химии и физике.

5. Гипотеза де Бройля. Экспериментальные доказательства корпускулярно-волнового дуализма материи.

В 1924 году французский ученый Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем без исключения видам материи (электронам, протонам, атомам), причем количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. То есть если частица имеет энергию E и импульс p, то с этой частицей связана волна частотой:

и длиной (длиной волны де Бройля)

Это знаменитая формула де Бройля − одна из основных в физике микромира. Стоит отметить, что длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы m и ее скорость V. Для частиц с V≪c выполняется

• Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году американскими физиками Клинтоном Джозефом Дэвиссоном и Лестером Джермером. Они обнаружили, что пучок электронов, рассеивающийся на кристалле никеля, дает отчетливую дифракционную картину, подобную той, которая возникает при рассеянии на кристалле коротковолнового рентгеновского излучения. В этих экспериментах кристалл играл роль естественной дифракционной решетки. По положению дифракционных максимумов была определена длина волны электронного пучка, которая оказалась в полном соответствии с вычисленной по формуле де Бройля.