Kõik sai alguse Newton'ist ehk klassikalisest maailmast, kuid peagi mõisteti, et molekulide ja aatomite maailmas ei ole sellega enam midagi peale hakata. Kui viidi läbi katse, siis selle seletamiseks tuli kasutusele võtta uued mõisted ja teooriad. Võib öelda, et kvantmehaanikast sai selles osas teerajaja. Kui senine füüsika oli olnud lihtne ja loogiline, siis nüüd see muutus. Kvantmehaanikas esines efekte, mis olid raskesti vastuvõetavad. Võime kohe esimeseks näiteks tuua kaksikpilu katse, kus elektronid näivad üheaegselt mõlemat pilu läbivat. See tundus kõigile väga kummaline ja mõistmatu. Kvantmehaanika arendati välja eelkõige tuginedes Plancki kvanthüpoteesile ja Heisenbergi määramatuse printsiibile. Plancki kvanthüpoteesi kohaselt on valgusel diskreetne struktuur – teda kiiratakse või neelatakse lõpliku suurusega energiakvantide kaupa, mille energia on vastavuses laine sagedusega. Toome veel esile ka tähtsa mehe, kelleks oli Schrödinger
nägemine:põhivärvid: pun, roh, sin. Valguse kaugust nim võre konstandiks (d=1/100). Peegelvõredel on samuti difraktsioon: ..on lainete paindumine tõkete taha; ..on paralleelsed jooned. Ka väikeste punktide hulk võib moodustada valguslainete kõrvalekaldumine sirgjoonelise levimise teelt, difrakts.võre. Difr.võredega lahutatakse valgust spektriteks, uuritakse esineb väikeste avade ja tõkete juures. Huygensi-Fresneli koostist. Lihtsaim difr.võre on kaksikpilu. Kui sellele langeb valgus, printsiip: difraktsiooni tekkimist selgitatakse selle muutuvad pilud elementaarlainete allikaiks. Erineva printsiibiga iga punkt, kuhu valguslaine jõuab, muutub lainepikkuse korral on ka nurk alfa erinev, s.t.eri värvi valguste uueks elementaarlaine allikaks. Elementaarlainete liitumisel maksimumid tekivad eri kohtadesse. Spektrijärk=k. Kui k=1, siis tekib tekib interferents. Lainetus tugevneb kui kohtuvad
olekust teise, aatom kas kiirgab või neelab energiat kindlate energiaportsjonite ehk kvantide kaupa. 6) Valguse laineloomus selgus interferentsi-ja difraktsiooninähtustest. Valguslainete olemasolu tõendavad nähtavad vööndid, mis tekivad interferentsikaitseis ühtuvate laineharjade ja -nõgude vastastikuse kustutamise ja teisal laineharjade liitumise tulemusena. Kui ilmub interferents, peab olema ka difraktsioon. 7) Lainetamine on m,illegi perioodiline muutumine ajas ja ruumis. Kaksikpilu katses vähendati elekt.kimbu tihedust niivõrd, et elektronid läbisid pilusid ühe kaupa. Piltidest võib välja lugeda: · See, et iga tabamus annab täpikese, näitab, et elektron ei moondu laineks, vaid jab ikkagi osakeseks, mis langeb mingisse plaadipunkti · Kuna esialgse elektronide arvu juures paiknevad täpikesed korrapäratult, järeldame, et elektronlaine ei määra iga üksikelektroni liikumist rangelt.
amplituudide vahega. Interferentsiks nimetatakse kahe laine liitumist, mille tulemusena erinevais ruumipunktides võnkumised tugevdavad või nõrgendavad teineteist. Interferentsi maksimumid ehk valguslainete tugevnemine toimub siis, kui liituvad samas faasis olevad lained. Interferentsi miinimumid ehk valguslainete nõrgenemine toimub siis, kui liituvad vastasfaasides olevad lained. Interferentsi saab vaadelda läbi kaksikpilu. Koherentseteks laineteks nimetatakse laineid, mille kuju (amplituud, kestus) aja jooksul ei muutu. Interferentsi ja difraktsiooni kasutatakse peegelduskadude vähendamiseks optilistes süsteemides (selgendavad katted), läätsede kvaliteedi kontrollimiseks (Newtoni rõngad), täppismõõteriistades (interferomeeter), hologrammides, valguse lainepikkuse määramiseks (difraktsioonivõre). Valguse murdumisseadus: Langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on kahe antud keskkonna
Huygensi printsiip- Iga ruumipunkt kuhu laine jõuab on uueks laineallikaks, kust kiirgub elementaarlaine. Tekib pilu. Fresneli printsiip - Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist. Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad üksteist. 5. Valguse interferents: Interferents- kahe laine liitumine, mille tulemusena erinevais ruumipunktides võnkumised tugevdavad või nõrgendavad teineteist. Saab vaadelda läbi kaksikpilu. Koherentsed lained- laineid, mille kuju (amplituud, kestus) aja jooksul ei muutu. Koherentseid laineid saab laseriga või ühe lainejada jagunemisel kaheks. Koherentsuse tingimused: Lainete sagedused peavad olema võrdsed. Ühe valgusallika võnkumine teise suhtes ei tohi muutuda. (nt korraks katkeda) Lainete mittekoherentsus tuleneb kas lainepikkuste erinevustest või erineva kestusega pausidest lainetes. Interferentsi ja difraktsiooni kasutatakse:
Sekundaarlained interfereeruvad. (+joon.) b-max. v min. kaugus ekraanil otsesihist; d-naaberpilude vahekaugus; -laine kõrvelekalle otsesihist; a-ekraani kaugus piludest; -lainete käiguvahe ekraanil. Ekraanil punktis A tekib max., kui =k ja min. kui =(k+½) kus k=0+-1+-2+-... k saab väärtusi om. Joon. Põhjal tan=b/a sin=/d. Väikeste nurkade korral /d=b/a. kui punktis A on max. siis =k ja tähtsaim valem lainete pikkuseid kiirgustel väljendab =db/ka Kaksikpilu ja polükromaatne valgus (difraktsioonispektrid joonisel, nagu katseski) Valguslaine on ristlaine. Valguslaine elektri- ja magnetväli muutuvad ajas ja ruumis sinusoidaalselt. Valguse difraktsioon: valguse sattumine varju piirkonda. Sõrmede vahelt valgust vaadates saab näha kitsast pilust difraktsiooni. Varju piirkond on see koht, kuhu valgus, mis sirgjooneliselt levib, ei satu. Difraktsioonipilt ja Huygensi-Fresneli printsiibist: Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist
Huygensi printsiip- Iga ruumipunkt kuhu laine jõuab on uueks laineallikaks, kust kiirgub elementaarlaine. Tekib pilu. Fresneli printsiip - Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist. Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad üksteist. 5. Valguse interferents: Interferents- kahe laine liitumine, mille tulemusena erinevais ruumipunktides võnkumised tugevdavad või nõrgendavad teineteist. Saab vaadelda läbi kaksikpilu. Koherentsed lained- laineid, mille kuju (amplituud, kestus) aja jooksul ei muutu. Koherentseid laineid saab laseriga või ühe lainejada jagunemisel kaheks. Koherentsuse tingimused: Lainete sagedused peavad olema võrdsed. Ühe valgusallika võnkumine teise suhtes ei tohi muutuda. (nt korraks katkeda) Lainete mittekoherentsus tuleneb kas lainepikkuste erinevustest või erineva kestusega pausidest lainetes. Interferentsi ja difraktsiooni kasutatakse:
leiutas aatomkella. Kui üks kaksikutest läheb kosmosereisile, tajub ta aega normaalselt, kuid kuna aeg tema kiires kosmoselaevas kulub aeglasemalt kui maa peal, on ta oma vennast noorem, kui ta temaga maa peal tagasi kohtub. Osakesed võivad käituda lainetena. Üks tänapäeva füüsika kõige olulisemaid avastusi on see, et atomaarsel tasandil ei ole looduses osakeste ja lainete vahel mingit vahet. Ei ole sugugi raske seda kaksikpidisust eksperimendiga tõestada. Samamoodi on tehtud kuulus kaksikpilu katse, mis tõestab, et valgus võib käituda nii laine kui ka osakesena. Lõppkokkuvõtteks arvab Bohr, et tegelikult ei ole meil võimalik teada, milline maailm on, kui me seda ei vaatle. Osakesed on igavesti seotud. Vahest ehk kõige rakemini mõistetav osa loodusest, mida kvantmehaanika meile pakub, on nn põimumine. Kujutagem endale ette, et radioaktiivne aatom laguneb kaheks muuks osakeseks. Kujutagem nüüd ette, et need kaks mõõtmist toimuvad kuul ja Marsil
mõõdetavatele suurustele. Varem oli neid võetud funktsioonidena, mis seavad süsteemi teatud olekule vastavusse arvu või vektori, mis väljendab suuruse, näiteks koordinaadi (või kohavektori) või impulsi väärtust. Heisenberg ja Schrödinger püüdsid vaadeldava suuruse mõistet niiviisi modifitseerida, et see oleks ühitatav interferentsiga kaksikpilus. Nimelt, kui mõõtmisega tehakse kindlaks, läbi kumma pilu osake lendab, siis ei saada mitte kaksikpilu interferentsimustrit, vaid kaks üksikpilumustrit. Seega mõjutab mõõtmine osakeste süsteemi olekut. Vaadeldavaid suurusi võetakse funktsioonidena ühelt olekult teisele. Nõnda ei saa süsteemi olekut enam määrata näiteks koordinaadi ja impulsi väärtuse kaudu, vaid olek tuleb vaadeldavatest suurustest ja nende väärtustest lahutada. Trajektoori mõiste asendus abstraktse oleku mõistega (olekut kirjeldab olekufunktsioon). Mõõtmisprotsessis viiakse olekuga
ekraanile samasugune valgustäpp nagu pilu puudumisel. Difraktsioonivõrena töötab CD või DVD plaat. Seda saab demonstreerida laserpointeri abl. Suuname laserivalguse plaadile nii, et sealt valgus peegelduks seinale või ekraanile. Hämaras või pimedas toas on näha seinale tekkiv täpistk. CD plaati võib kasutada ka spektraalanalüüsi demonstreerimiseks, näiteks Hg – tänavalaterna valguse abil. Valguse interferentsi võib demostreerida kaksikpilu katsega. Kaksikpilu valmistamine on tülikas ja seepärast on lihtsam see osta (Eestis on seda võimalik teha Phywe kaudu) või kasutada arvuti simulatsioone. Katses tekivad varju piirkonnas heledad ja tumedad ribad. Nende tekkimist seletatakse Huygens-Fresneli printsiibiga, mis täpsustab valguse intensiivsuse jaotust lainefrondis. Intensiivsus on määratud elementaarlainete liitumise tulemusega, mis. oleneb omakorda liituvate lainete faaside vahest või käiguvahest.
lainemustri. Difraktsioon on aga nähtus, mille puhul laine paindub ümber takistuste. 9. Kirjelda lühidalt, millest järeldub, et elektronid omavad laineloomust? Elektronid siirduvad energiatasemete vahel, mida kajastavad spektrid, niisiis peaksid elektronid olema seisulainete olekus, milleks peavad need omama laineloomust. Seda iseloomustavad ka interferentsi ja difraktsiooni katse, sest kõrvutades valguse kaksikpilu-interferentspilt elektronkimbu kaksikpilupildiga on sarnasus silmnähtav. Seetõttu saab väita, et elektronilained on olemas. 10. Kuidas on omavahel seotud interferents ja difraktsioon? Interferentsi ilmumisel peab olema ka difraktsioon. Difraktsioon on tõkete taha paindunud lainete interferents. 11. Mis on lainetamine? Lainetamine on millegi perioodiline muutumine ajas ja ruumis. Näiteks veelaines lainetab veepind, helikeskkonnas keskkonna tihendus jne. 12
(vaakumseadme leke). Katse, mis kinnitas ektronkiire laineiseloomu, tehti 1924.a C J Davissoni ja L H Germeri poolt nende röntgenstruktuurlaboris. Elektronkiir suunati kristallpreparaadile, mida eelnevalt oli vaadeldud röntgenkiirtes; elektrone kiirendav pinge valiti aga selline, et nende lainepikkus oleks võrdne varem kasutaturöntgenkiirte omaga. Piltide identsus pluss selle muutumine pinge muutmisel kinnitas lainehüpoteesi ja de Broglie valemi õigsust. Kaksikpilu katses vähendati elektronkimbu tihedust niivõrd, et elektronid läbisid pilusid ühekaupa (vahendades sedavõrd elektrone kiirgava hõõgkatoodi temperatuuri). Iga tabamus fotoplaadile annab väikese täpikese elektron ei moondu laineks. Kuna esialgse väikese registreeritud elektronide arvu juures paiknevad täpikesed korrapäratult, järeldame, et elektronlaine ei määra üksikelektroni liikumist rangelt. Mida rohkem
eksperimentaalset kinnitust. O. Stern ja tema kaastöötajad näitasid seda, et difraktsiooninähtused ilmnevad ka aatomite ja molekulide jugades. Difraktsioonipilt vastab lainepikkusele, mis on määratud avaldisega: kus h on jagatud 2 . Mikroosakeste juga tekitab difraktsioonipildi, mis sarnaneb tasalaine poolt tekitatud difraktsiooni- pildiga: Joonis 33 Elektronide difraktsioon. ( Saveljev 1979, 239 ). Järgmistelt joonistelt on näha kaksikpilu-inteferentsipilti, mille annab kaksikpilu läbinud elekt- ronkimp luminestseerival ekraanil või fotoplaadil. Võrdluseks on see kõrvutatud valguse kaksikpi- lu-inteferentsipildiga. On näha väga suurt sarnasust. 88 Joonis 34 Elektronide ja footonite inteferents. Uurime lähemalt elektronide interferentsikatset, mille korral kasutatakse ainult kahte ava. Elektroni
ka aatomite ja molekulide jugades. Difraktsioonipilt vastab lainepikkusele, mis on määratud avaldi- sega: kus h on jagatud 2 . Mikroosakeste juga tekitab difraktsioonipildi, mis sarnaneb tasalaine poolt tekitatud difraktsiooni- pildiga: 91 Joonis 35 Elektronide difraktsioon. ( Saveljev 1979, 239 ). Järgmistelt joonistelt on näha kaksikpilu-inteferentsipilti, mille annab kaksikpilu läbinud elekt- ronkimp luminestseerival ekraanil või fotoplaadil. Võrdluseks on see kõrvutatud valguse kaksikpi- lu-inteferentsipildiga. On näha väga suurt sarnasust. Joonis 36 Elektronide ja footonite inteferents. Kuid vaatame lähemalt nende elektronide interferentsikatset, mille korral kasutatakse ainult kahte ava. Elektroni ekraanile jõudmise tõenäosusamplituud ( mingisse punkti X ) on vastavalt 1=2 ja 2=6. Ühikud on valdavalt suhtelised
eksperimentaalset kinnitust. O. Stern ja tema kaastöötajad näitasid seda, et difraktsiooninähtused ilmnevad ka aatomite ja molekulide jugades. Difraktsioonipilt vastab lainepikkusele, mis on määratud avaldisega: kus h on jagatud 2 π . Mikroosakeste juga tekitab difraktsioonipildi, mis sarnaneb tasalaine poolt tekitatud difraktsiooni- pildiga: Joonis 35 Elektronide difraktsioon. ( Saveljev 1979, 239 ). Järgmistelt joonistelt on näha kaksikpilu-inteferentsipilti, mille annab kaksikpilu läbinud elekt- ronkimp luminestseerival ekraanil või fotoplaadil. Võrdluseks on see kõrvutatud valguse kaksikpi- lu-inteferentsipildiga. On näha väga suurt sarnasust. 93 Joonis 36 Elektronide ja footonite inteferents. Uurime lähemalt elektronide interferentsikatset, mille korral kasutatakse ainult kahte ava. Elektroni
annaabi.ee 
