Microscopul electronic. Dualismul undă-corpuscul.

începe 5-a lecție de fizică cuantică

vom discuta despre microscopul

electronic și vom face câteva referiri

în legătură cu doli smul unda corpuscul

microscopul electronic în lecția

trecută am discutat despre o aplicație

foarte importantă a caracterului

ondulatoriu a particulelor microscopice

precum electronul și anume difractia

electronilor pe rețelele cristaline

ale diferitelor materiale și în

particular Cum poate fi folosită

pentru a analiza structura atomică

a acestor materiale o altă aplicație

este microscopul electronic care

după cum spune numele este un instrument

folosit pentru magnificare obținerea

unor imagini mărite pentru obiecte

de dimensiuni microscopice rezoluția

spațială a oricărui instrument

nu poate fi mai mică decât lungimea

de undă a radiației folosite Ce

înseamnă acest lucru în primul

rând rezoluția spațială este un

termen ce se referă la capacitatea

oricărui instrument de măsură de

a separa de a distinge două puncte

Deci dacă avem două puncte pe care

dorim să le măsurăm rezoluția spațială

este distanța minimă dintre două

puncte la care instrumentul nostru

de măsură le vede pe acestea ca

fiind separate dacă distanța dintre

două puncte de vine mai mică decât

rezoluția spațială instrumentul

le vede ca un singur punct acum

cum anume obținem imaginea unui

sistem fizic acestor două puncte

în particular cu un instrument

orice măsurătoare înseamnă trimiterea

unei radiații asupra sistemului

nostru care se împrăștie pe acest

pe acest sistem Deci obținem o

radiație împrăștiată care apoi

intră în tu un detector în modul

cel mai general vorbind și analiza

radiații împrăștiate în detectorul

nostru ne dă informații despre

sistemul fizic inițial Spre exemplu

așa funcționează un ochiul nostru

lumina de la soare se împrăștie

pe diferite obiecte apoi intră

în ochiul nostru care analizează

această undă împrăștiată pe obiectele

din jurul nostru și în felul acesta

obținem imagini ale lor ce este

important de reținut este că rezoluția

spațială minimă a oricărui instrument

ochiul nostru sau detectorul despre

care vorbim nu poate fi mai mică

decât lungimea de undă a radiației

folosit se poate demonstra exact

Acest lucru se poate calcula rezoluția

spațială a unui instrument și se

observă între adevăr că rezoluția

spațială minimă Deci distanța minimă

mâncare sau la care separăm cele

două puncte nu poate fi mai mică

decât lungimea de undă a radiației

folosite aceasta înseamnă că pentru

microscoapele optice rezoluția

minimă este de ordinul a 0 micrometri

deoarece lungimea de undă a radiațiilor

electromagnetice vizibile sau ultraviolete

folosite în microscoapele optice

e de această mărime deci pur și

simplu oricât Am încercat să perfecționăm

un microscop Optic nu putem reduce

rezoluția lui spațială sub această

valoare pur și simplu pentru că

aceste microscopice folosesc radiații

vizibile sau ultraviolete care

au această lungime de unt microscoapele

cu particule Adică care folosesc

în loc de fotoni în loc de lumină

electronice sau protoni deci există

la ora actuală microscoape electronice

sau microscoape protonice mai există

și microscoape ionice aceste microscoape

cu particule au rezoluții spațiale

mult mai mici în lecția trecută

Am calculat lungimea de undă asociată

unui electron care dar tu de această

ecuație și valabilă pentru orice

particulă microscopică microscopică

și vedem că această lungime de

undă este invers proporțională

cu radical din masa particulei

și tensiunea de accelerare a particulei

HS în două constante Constanța

planck și sarcina elementară Deci

cu cât mai grea particula folosită

și cu cât mai mare tensiunea de

accelerare a fasciculului de particule

cu atât lungimea de undă scade

în particular la ora actuală putem

genera diferență de potențial foarte

mari de ordinul zecilor sutelor

de mii de volți aceasta înseamnă

că putem accesa un domeniu de lungimi

de undă foarte mici pentru aceste

fascicule de particule în concluzie

rezoluțiile spațiale de vin foarte

mici un microscop cu particule

electroni sau microscop electro

Mica protonic Seamănă foarte mult

în construcția sa cu unul Optic

adică la fel ca și pentru microscop

Optic avem trei părți componente

principale o sursă de lumină pentru

cel Optic de electroni sau protoni

de particule pentru microscoapele

cu particule De ce avem o sursă

un obiectiv și un așa numit ocular

De ce avem două o sursă și două

lentile care aplică două etape

de verificare ale obiectului ce

se dorește mărit în plus există

și un ecran fluorescent pentru

vizualizare imagine asta pentru

că în cazul microscopului Optic

imaginea rezultată era formată

de und vizibile care pot fi captate

direct de către ochiul nostru Și

de ce imaginea poate fi văzută

direct iar bineînțeles ochiul nostru

nu poate fascicule de electroni

așa că aparatul trebuie să furnizeze

o un mecanism de vizualizare a

imaginii formate și aceasta este

un ecran Florești cm Pe care se

formează imaginea finală sursa

după cum am discutat în lecția

trecută în cazul experimentului

davisson germer este un tun electronic

adică un filament incandescent

și una note de accelerare vom desena

imediat în partea dreaptă a ecranului

microscop electronic de sus este

un tun electronic despre care am

vorbit lecția trecută iar lentilele

sunt câmpuri electromagnetice folosite

pentru focalizarea fasciculelor

de electroni Deci ca să simplificăm

puțin folosind Spre exemplu magneți

ale căror câmpuri magnetice vor

interacționa cu particulele noastre

care sunt încărcate electric ale

sau protoni în ăla în așa fel încât

să obținem focalizării ale fasciculelor

în diferite puncte la fel cum foloseam

lentilele optice în microscoape

optice pentru a focaliza în diferite

puncte razele de lumină Deci schema

unui astfel de microscop ar fi

următoarea deci în primul rând

avem după cum a spus un filament

pe care rotesc Uf care îi este

conectat la o sursă de curent de

vin in incandescente și atunci

emite electroni acest electroni

sunt apoi accelerați de către un

enunț Deci avem un enunt pe care

notez cu ei și avem o diferență

de potențial între filament și

anodice anodul bineînțeles este

încărcat pozitiv și atunci electroni

mici de filament vor fi accelerați

în felul acesta obținem fascicolul

de electroni sau protoni după caz

apoi acest fascicol intră în câmpul

magnetic al unui condenser Deci

aceste două dreptunghiuri reprezintă

reprezintă schematic condensatorul

care focalizează fascicolul de

electroni pe obiect Deci obținem

o focalizare datorită interacției

electronilor din fascicul cu câmpul

magnetic sau în general câmpul

după consum spus atât electrice

cât și magnetice focalizează acest

fascicolul pe obiectul pe care

dorim să îl mărim pe acest această

săgeată reprezintă obiectul apoi

acest fascicol intră în câmpul

magnetic al obiectivului De ce

avem aici tot cu două dreptunghiuri

reprezint magneții sau în general

sursele sursele Câmpului electric

și magnetic al obiectivului care

are bineînțeles sarcina de a forma

prima imagine magnificat Deci undeva

aici mai mită distanță se formează

prima imagine care apoi intră în

final bineînțeles în câmpul magnetic

al celor lentile lentilă în sensul

microscopului electronic care după

cum am spus nu e o lentilă optică

nu e făcută din sticlă sau în același

este un ansamblu de câmpuri electrice

și magnetice Deci acesta este este

așa numita lentilă de proiecție

Care este echivalentul ocularului

Dina microscopul Optic nu se mai

numește ocular pentru că bineînțeles

raza obținută nu mai intră în ochiul

nostru și este proiectată după

cum am spus focalizată și mărită

pe un ecran Florești chant de cineva

aici vom avea un ecran fără Accent

și lentila de proiecție o generează

imaginea finală de ce aici pe aceste

cran florescente se formează imaginea

final aceasta este schema simplificată

bineînțeles a unui astfel de microscop

electronic sau protonic această

imagine aratăm un astfel de dispozitiv

Deci aceasta este microscopul electronic

folosit foarte mult în laboratoare

microscoapele electronice protoni

Chiar ionice sunt foarte utile

în industria microcipurilor și

a în general a dispozitivelor micro

electronice pentru a vizualiza

circuitele ce devin din ce în ce

mai mici în zilele noastre să trecem

la discuția dualismului unda corpuscul

după cum am văzut în lecția trecută

când am discutat despre ipoteza

de Broker a particule i se poate

asocia o undă relația dintre sau

legătura dintre proprietățile ondulatorii

lungime de undă și frecvență și

cele corpusculare Impuls și energie

sunt date de aceste două ecuații

este interesant de observat că

pentru orice sistem fizic din natură

proprietățile ondulatorii Lambda

și nu Din acestea ecuații sunt

legate de proprietățile corpusculare

pe și E printre o constantă universală

H Constanța lui planck când pentru

a descrie un sistem folosim două

mărimi să le spunem x și y și atunci

observăm că pentru orice sistem

Dar cel cel acel tip X și Y sunt

legate prin o constantă universală

Adică care ia aceeași valoare fixă

pentru toate sistemele și pentru

toate valorile lui x a marimilor

x și y z imediat tragem concluzia

că cele două mărimi x și y trebuie

să fie legate trebuie să fie dacă

vreți fațetele aceluiași fenomen

pentru că dacă în orice situație

pentru orice sistem x și y diferă

doar pentru o constantă fixă universală

înseamnă că ele de fapt reprezintă

același lucru în consecință comportamentul

sau comportarea ondulatorii și

comportarea corpusculară a stemelor

cuantice trebuie să fie intrinsec

legate una de alta și de aceea

vorbim de acest dualism unda corpuscul

sistemele cu antice au o comportare

dublă se prezintă cu două fețe

dacă vreți atât ondulatorie cât

și corpusculară și în funcție de

situația în care ne aflăm una din

ele Poate să fie preponderentă

în descrierea comportării sistemului

cuantic Aceasta este o noțiune

doresc mundo corpuscul avansată

dificil de interpretat și imaginat

de către noi deci întrebarea care

se pune deseori este Cum anume

putem înțelege sau imaginara Gina

oasele de comportare dualist a

unui sistem fizic răspunsul pe

care eu îl consideri cel mai bun

și care este prezentat și manual

dumneavoastră este că pur și simplu

nici nu ar trebui să încercați

să înțelegeți sau să imaginați

această comportare dualistă pare

o glumă dar este de fapt un adevăr

esențial și anume că de fiecare

dată când noi încercăm să ne înțelegem

imaginând un un o comportare a

particulelor sau sistemelor de

tip cu antic intrăm în tot felul

de să spunem paradoxuri sau dificultăți

de înțelegere asta deoarece noi

încercăm să modelăm comportarea

sau să ne imaginăm comportarea

sistemelor cuantice folosind imagini

din lumea noastră macroscopic Noi

suntem înconjurați de o lume macroscopică

mașini locuri și alte alte obiecte

macroscopice care se comportă clasic

de aceea de fiecare dată când Încercăm

să înțelegem mecanica cuantică

de fapt de obicei Încercăm să aplicăm

noțiunile care ne sunt nouă cel

mai lung de mână și anume cele

de tip macroscopic și felul acesta

ajungem la tot felul de paradoxuri

sau de înțelegeri greșite pentru

că pur și simplu particule cu antice

sistemele cu antice nu se comportă

precum cele macroscopice cu care

noi suntem obișnuiți Deci Instinctul

nostru de multe ori eșuează în

ai explica fizica cuantică Deci

nu Încercați să folosiți imaginile

dumneavoastră de tip macroscopic

din experiența de zi cu zi în a

înțeles cum se comportă un sistem

fizic Mai degrabă trebuie pur și

simplu din experimente și din teoria

stabilită din acest experiment

a să plecați și să Stabiliți aceste

comportamente Deci după cum am

spus în lumea cu antică sunt o

mulțime de astfel de paradoxuri

între ghilimele care sunt de fapt

bine observat experimental și bineînțeles

în teoria fizicii cuantice Bineînțeles

când Observi bine un fenomen și

îl înțelegi bine în teorie atunci

nu ai un Paradox asta înseamnă

că paradoxul este pur și simplu

o contradicție între percepția

noastră și realitatea cuantică