Юный техник 1977-07, страница 35

тока у экрана и построили для каждого случая кривую распределения электронов.

«А что произойдет, если открыть обе щели одновременно!» — подумали они. В соответствии с законами классической физики, «горб» кривой должен возрасти вдвое. А оказалось не так1 Что же произошло!

Физики, наверное, долго ломали бы голову над этим вопросом, если бы не вспомнили, что французский ученый Луи де Бройль предвидел подобную ситуацию. Чтобы объяснить «неправильное» поведение электронов, де Бройль ввел еще одну «неправильность»... «Электроны представляют собой не только частицы, — писал он, — но и волны! И получающаяся кривая не что иное, как результат интерференции между электронными волнами...»

Частица вещества одновременно является еще и волной! В наше время такой мыслью никого особо не удивишь. Каждый школьник, прошедший курс оптики, знает об этом. Сегодня мы привыкли, что в квантовой физике возможны и не такие чудеса. Но в то время суждение де Бройля было настолько неожиданно, революционно, что в честь французского физика электронной волне было присвоено его имя.

Но если электрон — волна, то как же она вращается по орбите вокруг атомного ядра! Согласно последним представлениям ученых о строении атома электроны могут не вращаться вокруг ядра! «Очень грубо атом или молекулу можно представить в виде крошечного ящика, внутри которого заточены электроны», — пишет известный американский физик Джей Орир. С таким представлением вполне можно согласиться хотя бы потому, что в ящике удержать электрон-волну довольно просто. Для этого достаточно, чтобы электронная волна была стоячей.

Простейший образ такой волны каждый может получить самостоятельно при помощи... веревки. Один конец ее нужно привязать к гвоздю, забитому, скажем, в забор, — это будет как бы одна из сторон нашего ящика. Другой стороной послужит рука, в которую мы берем второй конец веревки.

Если теперь бечеву натянуть так, чтобы она не касалась земли, и потрясти рукой, по веревке побегут волны. Продолжая опыт, через некоторое время мы заметим, что волны будто прекратили свой бег: пучности, те места веревки, где амплитуда колебаний небольшая, и узлы, в которых амплитуда колебаний равна нулю, словно бы застыли на одном месте.

Отражаясь бесчисленное число раз то от гвоздя, то от руки, волны до тех пор накладываются друг на друга, интерферируют между собой, пока их видимый бег не прекратится. При этом обязательно по длине веревки будет укладываться целое число полуволн — только тогда стоячая волна оказывается устойчивой.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОБЛАКА

Так как в атоме такая волна образуется в пространстве и имеет три измерения, ее часто называют электронным облаком.

В кристалле электронные облака, как и положено настоящим облакам, могут иметь разные очертания. Форму облаков в небе меняет ветер. В кристаллической же решетке атомы упакованы настолько плотно, что расстояние между ними может быть меньше размаха движения электронов. Поэтому соседние ядра зачастую попадают в область, занимаемую электронным облаком данного атома, и силой своего притяжения еще более расширяют его. Тогда облако распространяется в область притяжения более далеких атомов. В конце концов оно как бы расходится по всему объему кристалла.

3 «Юный техник» № W У

33