Вихман Э. Квантовая физика (1185110), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Получите соотношение между ы, ыз, М; и Мр Заметьте, что при малых относительных изменениях массы частота ю очень близка к юа. 3. Определите по графику на рис. 23А этой главы отношение йде с точностью, допускаемой точностью графика. Скорость света считайте известной. 4. Рассмотрите кривые Комптона на рис. 20А. Абсцисса графика приблизительно пропорциональна длине волны. Воспользовавшись третьии графиком. постарайтесь предсказать смещение максимумов для второго н четверга го графиков. Сравните предсказанное смещение с кривыми.
5. Рассмотрите графики на рис. !6А. Можно заметить, что абсцисса аырзжена в двух шкалах — скорости и частоты. Энергия т-квантов, испускаемых возбужденным ядром мре, равна 14,4 кэВ. Можете ли вы, зная это, составвть соотношение скорости и частоты для обеих шкалэ 6. Обратите внимание на замечательную особенность рве. !6А.
Эффект отдачи, о котором говорилось в задаче 2, отсутствует. Это явление известно как эФфект Мессбауэра (по имени открывшего его ученого) *). Можете ли аы дать какое-ни! .*) Моззваиег )7. 1. Ксгпгезопапаниогеааепх чоп Оапппаз1гаыцпд !п ™1г.— Ез. 1. Рьуз., 1958, ч, 151, р. 124 (перевод этой статьи см. в книге: Фраузнфельс)ер Г. Эффект Мессбауэра.— М.: Атомиздат, 1964). Мессбаузр Р.
Л. Резонансное ядерное поглощение у-квантов в твердых телах. — УФН, 1960, ч. 72, р. 658. 175 будь обьяснение атому явлению? Поразмыслив об этом, поройтссь в литературе; это интересное явление. 7. 7-излучение с длиной волны 0,7!ОА рассеивается тонкой алюминиевой фольгои. Рассеянное излучение наблюдается под углом 60' к направлению пучка. !йьк! ю длину волны вы ожидаете? 8. Предположим, что при аннигиляции электронно-позитронной пары образовались шпн фотона. Если мы наблюдаем вх в системе покоя электронно-пози- трояно,'> ч..ры (мы предполагаем, что аннигиляция происходит тогда, когда электрон и "., злзрон находятгя почти в покое), то чему равны возможные значения энергии зотоназ 9.
Ф вЂ .: ны падпот перпендикулярно к поверхности раздела нз вакуума в однородна =. =:злсктрисю кую среду с показателем преломления л, а! К. конг часгога и энергия фотона в диэлектрике? О Мозшо лп приписать фотону импульс в диэлектряке? Если да, та напишите выра:,г-. е для импульса. Как он связан с длиной волны н чему равна длина волны в д"-такт: ке? !г7 Озряжениая частица, движущаяся в вакуузю с постоянной скоростью, не исл г" лз> т электромагнитного излучения (фотонов).
Такое язлученне запрещено закон.."„. сох; ансння энергии и имг>ульса. Будет ли заряженная частица, движущаяся в 2:шл ктпике с постоянной скоростью, большей скорости света в диэлектрике..зт -азь гро!тон>я? Ок>зывается, что это возыожно, и такое излучение называетсч ..зл >лшем Черепкова. !Здесь нас интересует только баланс энергии н имгулзх..
а и детальный «механизм» явления.) Фотоны испускаются под определенным: тш> к паправлсчию движения частицы. Определите этот угол, если показа з, !'тоз>денна среды равен 1,5, чзстнца является пионом с энергиеи 5 ГэВ ".: > находится в оптической области. Детекторы заряженных частиц, основ,.-..;., а регистрации череакоаского излучения, широко используются в физик. вл окпх знепгип 1!. г Если заряженная частица движется в плоскости, перпендикулярной к напрев, ск>о однородного магнитного поля, то ее траектория представляет собой окрзж., ть 1!рс:гп ложна, что частица имеет элементарный заряд.
покажите, К задаче Г >. Схел>а снпика, полученного а камере Вильсона. Заря>кеннан частниа движется н магнитном поле, направленном пз плоскости рисунка Принадлежит лв этот след позитрону> В каном направле. инн он дннжется> Мо'кет лн этот след пр>п>адле;кать электрону, двп. >кущемуся в протявоположаоч направлении? Почему Лндерсон бы > увеосп а том, что след ва ого сник. ке !рпс. 2бЛ! со дав позитронон, а не электровом> что нмх, лье частицы пропорционзлеп пршгзведенг.о Вг (где  — индукцня поля. а г —: а иус траекторнп), Найдите постояпныг. множитель, который позволяет выразсгь импульс в МзВ?с, а величину Вг в Гс см (с — скорость света).
б' зшлтнзируя свой снимок, полученный в камере Вильсона (см. рис. 26А этой гл; зы>. Андерсон онр делил энергию позитрона, зная магнитное поле и кривизн! -:."з кторин. Импульсы, измеренные нм для двух частей траектории, оказались хань>ми Вг=-2,1 1Оа Гс см и Вг.=7,5 ° 10' Гс см. Покажите, что соответствующ.ы энергии равны 63 и 23 МзВ. в! М ажно ли по фотографии следа частицы в камере Вильсона, показанной па исунке к этой задаче, определить знак заряда и направление движения частицы? ак Андерсон понял, что частица на его снимке !рис. 26А) представляет собой позитрон, а нс электрон, движущийся в обоатном направлении? г! На рис. 26А магнитное поле направлено перпендикулярно к плоскости рисунка.
Как оно направлено: на нас или от нас? 176 Обратитесь к работе Андерсона (Рйуз. Реу., 1933, у 43, р 49П, чтобы понять, почему он отверг возможность, что след на полученной нм фотографии принадлежит протону. 1"2. Рассмотрим более чистый вариант опыта с днфракцией па двух ?целях, обсуждавыегося в п. 39 — 42 (см. рисунок к атой задаче). Рассзготггнн голярпзационные фильтры перед щелями, перед источником света и пере', наблюдателем. .7л,аа аалгпа л К задаче 1?. Кточненне рнс. ЗЗЛ. П«чп ?ноута~псе фнлыры рзсполо коны слслующпн обрезе г, !'з — п«рех НетОЧГП*»ОЧ.
Рбт Н!'ь — ПЕРЕЛ ВСРЛ- пса н нювнсх и,слвнн, Р— пер х ьзбгюхвтеле»г Кзкыо род» полосы б,дут нзблюлзтьсв прн рвзлнчюгг нзборе фильтров? Задача ззклгочается в том, чтобы найтя выражщ пе для тгнтгпспвпостп, щ зл гнч- нос уравнению Яйс), прп разных комбинациях фяльтров. Прсдпсл?жим что лоточ- ник испускает непала;нзовзнный свет п нто щели нечувствительны к сос-тянию поляризации проходящего света. Рассмотрим следующие сл, чан: Пол»р ззппв Рс Рг В стоб твбл ще горнзовтвльнзгв в вертвквль звз пол»уз ззвгп обоз спеют, что фвльтр пропусквст св .
пел,.р..зове| .ыя оотв.тсгв о в гг,з.зо о.ь о»г сл ~ вертнкзльнон гвг.рзвленпв †, «кр»говне» вЂ филь пропускзет лсвсполз:р»зсы ~ыа свет Дополнительная литература Эйнштейн А. К квантовой теории излучения.— УФН, 1966, т. 86, с. 37!. 7(г Бройль 7. Волны и кванты.— УФН, 1967, т. 178. Фгйнлпн Р. Характер физических законов.— 1«1.: 31?гр, 1968. Сегре Э,, Биганд К. Антипротон.— Над чем думают фпзихи, 1963, вып. 2, с.
53. ото утстз; ет отсутствует кру говая кр,говая кр говая отсутствует горизонтальная горизонтальная горизонтальная горизонтальная горизонтальная вертикальная вертщтальная горн юнтальная вертикальная ото»тстр) ет отсутствует круг'зая круговая отс)тствует ГЛАВА 5 МАТЕРИАЛЬНЪ|Е ЧАСТИЦЫ Волны де Бройля 1. В этой главе мы изучим свойства материальных частиц, т. е. частиц с ненулевой массой покоя.
К таким частицам относятся, например, электроны, протоны, нейтроны, мезоиы, молекулы н т. д. Материальные частицы обладают волновыми свойствами. Это простой экспериментальный факт, широко известный в настоящее время. Вспомним, однако, что в свое время волновые свойства электрона оказались большой неожиданностью. Причина удивления кроется в том, что физики привыкли считать электрон во всем подобным классической частице.
Ранние опыты с электронами ие противоречили такой модели, и до 1927 г. не было ясных экспериментальных указаний на волновые свойства электрона. Волновые свойства фотона были открыты раньше, чем его корпускулярные свойства. Изучение электрона шло в обратном порядке. Такая историческая последовательность привела к тому, что у неспециалистов стало почти всеобщим представление, что свет состоит из волн, а электроны являются частицами.
Картина эта неполная. В будущем, несомненно, станет общеизвестным, что фотоны, электроны и вообще все частицы похожи друг па друга в том смысле, что обладают нскоаорыми свойствами волн и некоторыми свойствами корпускул. 2. Интересно проследить предсказание и экспериментальное обнаружение волновых свойств вещества, нбо это было великим открытием в физике. В первой части главы мы будем почти точно руководствоваться исторической последовательностью событий и просим читателя забыть все, что ему'„,уже известно о волновых свойствах частиц. Вернемся к ситуации, существовавшей примерно в 1923 г. В то время уже было достаточно много'известно о корпускулярных свойствах электрона, но его волновые свойства были неизвестны. Однако тот факт, что фотон обладает некоторыми корпуску.лярными свойствамн, был известен.
Нам предстоит выяснить, может ли материальная частица, например электрон, иметь волновые свойства. Для ответа на этот вопрос следует обратиться к опыту, но предварительно мы рассмотрим некоторые теоретические идеи. 3. Желание связать в одном объекте свойства волны и частицы может казаться очень странным. Мы не утверждаем, что можем логически доказать такую возможность. Существуют, однако, не.которые оптические аналогии, к которым мы можем обратиться. Рассмотрим прохождение света через некоторый оптический при- Д7З бор. В принципе мы можем понять его свойства, решив уравнения Максвелла с подходящими граничными условиями.
Они позволяют описать распространение волн от источника света до его изображения. Но имеется более простой способ рассмотрения свойств оптических приборов — метод лучевой, или геометрической, оптики. Рнс. вд. преломление плоской волны ьы граню разделе двух олпородь:ыт с~ ел, пз, ьнчвыми показателячп преломления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
