Эксперимент К. Йёессена проводился лет за двадцать до появления учебника Дж. Орира «Физика». По крайней мере, у нас этот учебник появился 1981году стараниями издательства «Мир». И кажется, что за это время было что-то утрачено, а может быть привнесено. Для справки:
И сразу: «эксперимент по дифракции электронов». На картинках, если что: явно отображена интерференция. И «подлинная картина» уже про интерференцию. Поэтому заголовок, как бы, и не при чем, но фигурирует.
Рассказ о двух щелях тоже вызывает серьезные вопросы. Скорее всего, была использована дифракционная решетка. Никаких упоминаний о размерах и расстояниях не наблюдается. Но это для наших выводов и необязательно.
Самое главное, чем интерференционная картина отличается от других картин – это наличие центрального максимума. Там, где по идее, должна быть тень от перегородки, при интерференции – наоборот самая светлая полоса. Ну, и смотрим на картинку непосредственно.
Видим мы центральный минимум, два одинаковых максимума, два одинаковых минимума, и опять два одинаковых максимума. То есть, вместо центрального максимума нахальный центральный минимум. Другими словами, никакой интерференции. Вероятно, источник был действительно точечный, или сильно далеко отодвинут от щелей.
Похоже, что Дж. Орир тоже что-то заподозрил, поэтому идет следующая объяснялка:
То есть, по центру темно потому, что как раз туда больше всего нападало электронов, а они вызывают почернение.
Ну, с одной стороны, за столько лет могли конечно, и перепутать негатив с позитивом, хотя для света почему-то не перепутали, а другой смотрим внимательнее. Отмечаем все наиболее темные места, куда по словам автора больше всего электронов нападало.
И чуть ли не самые крутые максимумы оказываются по краям картинки. Что тоже никак интерференционной картинке не соответствует. В общем, версия с негативом/позитивом не проходит. Нет на этом рисунке никакой интерференции.
Дальнейшее моделирование, при котором электроны обозначены черными точками, в центр эти электроны тоже почему-то не нападали. Откроем небольшой секрет: при интерференции щелей всегда четное количество, а максимумов нечетное. На картинке же полос, состоящих из черных точек – четное число. А в центре – минимум.
Таким образом, под заголовком про дифракцию рассказывается про интерференцию, и подкрепляется картинкой, на которой интерференции, как раз, и нет. И все это исключительно подтверждает волновую теорию. Браво.
***************
На чем, собственно, волновая теория света и прочих частиц держится? Похоже, что на авторитете!
Сначала больший авторитет был у Ньютона, и мы имели вполне приличную корпускулярную теорию света. Потом Юнг, несколько схитрив с источником света, пошатнул авторитет Ньютона, и теперь в большем авторитете сам, вместе с Гюйгенсом.
В наше время всякие глупые споры не приветствуются, поскольку авторитарность стала и вовсе доказательством. Ну, разве такой большой человек, как Гюйгенс мог ляпнуть какую-нибудь глупость? Конечно не мог. Поэтому в современных учебниках очень редко попадаются объяснения откуда что взялось, преимущественно фигурируют уже готовые утверждения. Например, утверждение о том, что чем меньше длина волны, тем труднее увидеть дифракцию.
Но если пошариться в старых учебниках, то:
И с дифракцией коротких волн оказывается совсем не все так просто. А просто таки: совсем ерунда. Но авторитет Гюйгенса есть авторитет, сказал волна – значит волна.
Далее следует авторитарность учебников. Ну, разве в учебниках могут написать ерунду? Нет, конечно. Всяких хитростей, изворотов и подтасовок там быть не может. В лучшем случае, это каждый, кто учебник изучает, чего-то недопонимает. Да он часто особо и не вникает. Общий смысл, картинка и вывод. Вывод рекомендуется запоминать. В прошлой статье мы рассматривали картинку интерференции электронов на которой интерференции и нет. А к услугам не особо внимательных, на картинке еще имеется некоторое смещение центрального минимума у электронов относительно центрального максимума у света, и некоторый сдвиг букв под картинками. При мимолетном взгляде кажется, что там оба максимума, что и подразумевается в выводе.
Утверждать, что это делается как-то специально, мы бы не стали. Просто авторы учебников должны любыми способами поддерживать авторитет теории. И им приходится несколько изворачиваться. И даже вполне искренне.
Вместе с тем, теория в учебниках, все же, изложена логично и понятно.
Переворачиваем страницу:
Дж. Орир, “Физика”, “Мир”, 1981г.
И наконец, уже речь заходит про дифракцию электронов. Длины волн длиннее не стали, но тем не менее. Собственно, в эксперименте никакие волны никуда и не заплывают, ничего не обтекают, происходит исключительно отражение. Но ведь кристаллическая решетка металла похожа на дифракционную решетку, а раз решетка называется дифракционной, то значит – дифракция. Логика железная и понятная. Далее следует некоторый чертеж с треугольником и его решение.
Уж с треугольниками-то еще в школе научили легко справляться. В общем, все кристально понятно. Вывод: дифракция имеется, волновая природа подтверждена.
Ну, и немного физики.
Когда нам показали чертежик, то у многих наверняка где-то в дебрях извилин еще и чертежик отражения «шпал» Гюйгенса на секунду всплыл.
Там тоже, один край волнового фронта вперед уходит. Короче, все совпадает. Только небольшая неувязочка имеется: у Гюйгенса свет падал под углом.
А в данном случае, по нормали. Но давайте посмотрим пошагово:
На рисунке (а.) свет у нас добрался до атомов решетки. До обоих атомов одновременно. А для образования «разницы хода» необходимо, чтобы одна из направляющих начала отражаться, а вторая немного бы подзадержалась. Чем медленнее электроны, тем больше длина волны, и тем дольше второму краю волнового фронта придется погодить (рис. б). Чего ради?
Далее следует что-то про максимумы, которые у нас обычно при интерференции. А конкретно – при наложении амплитуд двух волновых фронтов. На чертеже и двух волновых фронтов нет, и вообще, что-то параллельное. Непонятно, как и чего там складывается чтоб дать максимумы….
Если же начать рассматривать не только расстояние между двумя молекулами (d), а может, предположить волновой фронт размером на три молекулы, то выходит еще красивее:
Прям можно растеряться: под каким углом разницу хода устраивать.
Таким образом, простота геометрии хуже воровства в физике.
Дальнейшая авторитарность будет исходить от преподавателей. Давить будут возрастом, степенями, угрожать двойками и отчислением. Поэтому, ни в коем случае, на рекомендуется громко задаваться вопросом откуда эти треугольники берутся. Чем большинство и не озадачивается. Переходите сразу к выводу: о волновой природе электронов. Да, и не забудьте, когда сами станете преподами, подчеркивать, что теория логичная, легкая для понимания, сто пятьдесят раз подтвержденная и т.д.