ектромагнитных воли. В 1929 г. награжден Нобелевской премией, с 1958 г, — иностранный член Академии паук СССР,

Из последнего утверждения следует, что волновыми свойствами, наряду со свойствами корпускулярными, должны обладать и макротела, поскольку все они построены из микрочастиц. В связи с этим может возникнуть вопрос: почему волновые свойства окружающих нас тел никак не проявляются? Это связано с тем, что движущимся телам большой массы соответствует чрезвычайно малая длина волны, так как в уравнении к — hjmv масса тела входит в знаменатель. Даже для пылинки с массой 0,01 мг, движущейся со скоростью 1 мм/с, длина волны составляет примерно 10~21 см. Следовательно, волновые свойства такой пылинки могли бы проявиться, например, при взаимодействии с дифракционной решеткой, ширина щелей которой имеет порядок 10~21 см. Но такое расстояние значительно меньше размеров атома <10~8 см) и даже атомного ядра (10~13—10~12 см), так что при взаимодействии с реальными объектами волновые свойства пылинки никак не смогут проявиться. Между тем, электрону с массой 9-Ю-28 г, движущемуся со скоростью 1000 км/с, соответствует длина волны 7,3-Ю-8 см; дифракция такой волны может наблюдаться при взаимодействии электронов с атомами в кристаллах.

Итак, электронам, как и фотонам, присуща корпускулярно-волновая двойственность. Корпускулярные свойства электрона выражаются в его способности проявлять свое действие только как целого. Волновые свойства электрона проявляются в особенностях его движения, в дифракции и интерференции электронов.

Таким образом, электрон — весьма сложное материальное образование. Еще в 1907 г., развивая положение о бесконечности процесса познания природы, В. И. Ленин писал: «Электрон, как и атом — неисчерпаем». Время подтвердило правильность этого утверждения. Человеческий разум глубоко проник во внутреннее строение атома, необычайно расширились и наши представления о природе электрона. Нет сомнения в том, что дальнейшее развитие науки вскроет еще более глубокие и сложные свойства объектов микромира.

26. Волновая функция. Исходя из представления о наличии у электрона волновых свойств. Шредингер * в 1925 г. предположил, что состояние движущегося в атоме электрона должно описываться известным в физике уравнением стоячей электромагнитной волны. Подставив в это уравнение вместо длины волны ее значение из уравнения де Бройля (X = h/mv), он получил новое уравнение, связывающее энергию электрона с пространственными координатами и так называемой волновой функцией ty, соответствующей в этом уравнении амплитуде трехмерного волнового процесса **.

Особенно важное значение для характеристики состояния электрона имеет волновая функция Подобно амплитуде любого волнового процесса, она может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Однако величина ty2 всегда положительна. При этом она обладает замечательным свойством: чем больше значение ty2 в данной области пространства, тем выше вероятность того, что электрон проявит здесь свое действие, т. е. что его существование будет обнаружено в каком-либо физическом процессе.

* Эрвин Шредингер (1887—1961)—австрийский физик, одни из основоположников квантовой механики. В 1933 г. награжден Нобелевской премией, с 1934 г. — иностранный член Академии наук СССР.

** Мы ие приводим уравнения Шредингера ввиду его математической сложности. Это уравнение и способы его решения рассматриваются в курсах физики и физической химии.

3* Уяснению понятия «плотность вероятности» может помочь следующая аналогия: вероятность связана с плотностью вероятности \|)2 так же, как масса уела ш, занимающего объем &V, связана с плотностью тела р(т ~= рДК).

Более точным будет следующее утверждение: вероятность обнаружения электрона в некотором малом объеме AV выражается произведением \Ji2Al/. Таким образом, сама величина ty2 выражает плотность вероятности нахождения электрона в соответствующей области пространства3*.

Рис, 5. Электронное облако атома водорода,

• ,

. ?;•*?' * ? • *

,#'*./.*?.???*•:\'-'.. Для уяснения физического смысла квад-

:^>::Ж^йЙ'-\'\ рата волновой функции рассмотрим рис. 5, ^'{'?^ШШШ^^-*''--' на К0Т0Р0М изображен некоторый объем *У:''У:$ШШШ$:'*:'' '* вблизи ядра атома водорода. Плотность

*.*? размещения точек на рис. 5 пропорцио-•••;; ;*.'•* кальна значению я|;2 в соответствующем *Г*.'.*.**".•*месте: чем больше величина -ф2, тем гуще '•/.*.:.*.*•.*.* ' расположены точки. Если бы электрон обладал свойствами материальной точки, то рис. Ь можно было бы получить, многократно наблюдая атом ео-дс-рода и каждый раз отмечая местонахождение электрона: плотность размещения точек на рисунке была бы тем больше, чем чаще обнаруживается электрон в соответствующей области пространства или, иначе говоря, чем больше вероятность обнаружения его в этой области.

Мы знаем, однако, что представление об электроне как о материальной точке не соответствует его истинной физической природе. Поэтому рис. 5 правильнее рассматривать как с