摘 要:電子與縫隙壁發(fā)生不同程度的斜碰而形成不同性質(zhì)的自轉(zhuǎn)性能。在電子衍射實(shí)驗(yàn)中,自轉(zhuǎn)性能較強(qiáng)的電子與檢測(cè)屏相互作用面積較大,形成的斑點(diǎn)較大。由于不同的相互作用面積,形成面積不同的斑點(diǎn),斑點(diǎn)大小不同的規(guī)律性形成了衍射圖譜具有條紋性質(zhì)。
關(guān)鍵詞:摩擦力 滾動(dòng) 作用面積 斑點(diǎn) 條紋
《從光的粒子性角度論述光的衍射現(xiàn)象的成因》一文,只粗略的論述了光的波動(dòng)性不同所形成的光的衍射的成因。當(dāng)考慮到類似較大粒子(電子)的衍射現(xiàn)象就不能僅僅依據(jù)波動(dòng)性的性質(zhì)來(lái)描述了。本文從更細(xì)微的另一角度論述了電子衍射條紋的成因。
一、粒子的自轉(zhuǎn)性能對(duì)相互作用面積的影響
兩個(gè)粒子相互作用,或者粒子和某平面的相互作用時(shí),粒子的自轉(zhuǎn)性質(zhì)會(huì)影響相互作用的接觸面積的。而且有,基本相同的粒子,自轉(zhuǎn)性能越大的,相互作用的接觸面積越大。有以下實(shí)驗(yàn)可以證明這一性質(zhì)。
1.實(shí)驗(yàn)器材:彈性球一個(gè),顏色涂料,平面一個(gè)。
2.實(shí)驗(yàn)方法:把顏色均勻涂在彈性球表面,以備和平面發(fā)生碰撞后,在平面上留下顏色斑點(diǎn),用斑點(diǎn)的大小來(lái)判斷作用面積的大小不同。
3.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)讓彈性球無(wú)自轉(zhuǎn)性能時(shí)與平面發(fā)生垂直碰撞。(2) 讓彈性球具有自轉(zhuǎn)性能的情況下,與平面做同樣的同速垂直碰撞。(3) 讓彈性球無(wú)自轉(zhuǎn)但和平面存在較大夾角的情況下與平面碰撞。
4.觀測(cè)結(jié)果:第(1)種情況中的接觸面積較小,第(2)種情況和第(3)種情況的接觸面積較大。
5.性質(zhì)分析:如圖1所示。
由于彈性球的自轉(zhuǎn),和平面相互作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生向左的摩擦力f,在摩擦力作用下,彈性球向左移動(dòng),在摩擦力不能抵消掉自轉(zhuǎn)性能時(shí),同時(shí)在自轉(zhuǎn)力矩作用下向左滾動(dòng)(灰色)。所以在相互作用的時(shí)間內(nèi),彈性球滾動(dòng)了一段距離,導(dǎo)致相互作用面積增大。
當(dāng)無(wú)自轉(zhuǎn)情況中,彈性球垂直彈起,相互作用面積不會(huì)增大。
當(dāng)彈性球無(wú)自轉(zhuǎn),但和平面存在較大夾角(入射角大于0)時(shí),相互作用時(shí),作用力方向遠(yuǎn)離質(zhì)心,彈性球會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩。力矩會(huì)導(dǎo)致彈性球自轉(zhuǎn)。即在相互作用的時(shí)間里具有了自轉(zhuǎn)性質(zhì),這個(gè)自轉(zhuǎn)性質(zhì)仍可以增大作用面積(圖解略)。
6.結(jié)論。粒子碰撞中,粒子的自轉(zhuǎn)會(huì)影響相互作用的接觸面積。且自轉(zhuǎn)性能越強(qiáng),相互作用的接觸面積越大。
二、微粒子相互作用的不同姓
即便是宏觀的粒子(平面等)所謂的表面也是由微粒子有規(guī)律的構(gòu)成。所以要考慮微粒子的相互作用,就不能只考慮彈性碰撞的情況了,類似于非彈性碰撞的性質(zhì)是很明顯的。但是,第一節(jié)論述的,自轉(zhuǎn)性能對(duì)相互作用面積的影響,也是適合非彈性碰撞的情況的。比如,類似于物體與液體(水)表面相互作用的情況,甚至物體攝入液體內(nèi)的情況。也必定具有自轉(zhuǎn)性能越強(qiáng)作用區(qū)域越大的性質(zhì)(實(shí)驗(yàn)圖解略)。
三、電子衍射條紋的成因
相對(duì)于光粒子,電子屬于較大粒子可視為較高維度的光粒子(二維異胎性質(zhì))。
由《從光的粒子性角度論述光的衍射現(xiàn)象的成因》一文(文中圖4)可知,微粒子與縫隙的兩個(gè)壁發(fā)生極大程度的斜碰,產(chǎn)生極大的自轉(zhuǎn)速度的微粒子,其自轉(zhuǎn)性能最強(qiáng),與檢測(cè)屏相互作用的面積最大,表現(xiàn)為微粒子顯示的斑點(diǎn)最大,分布在兩個(gè)區(qū)域。也就是說(shuō)圖中表現(xiàn)為波動(dòng)性強(qiáng)的區(qū)域同時(shí)代表著斑點(diǎn)較大。如圖2所示。
由以上分析可知,在較大粒子(電子)的衍射實(shí)驗(yàn)中,與縫隙壁發(fā)生作用后產(chǎn)生的自轉(zhuǎn)性能越強(qiáng)的電子,在檢測(cè)屏上顯示的斑點(diǎn)越大,且是固定的區(qū)域。所以,光的衍射可以有顏色來(lái)區(qū)別不同區(qū)域,而電子要用斑點(diǎn)的大小來(lái)區(qū)別不同性質(zhì)。所以,從斑點(diǎn)大小上就可以存在不同姓而具有類似條紋的性質(zhì)。
另一方面,即便是按數(shù)量來(lái)判定,電子是密度相同的均勻分布性質(zhì),但當(dāng)電子數(shù)量巨大,斑點(diǎn)大的凸顯密集了,形成密度較大的假象。也就是說(shuō),電子的自轉(zhuǎn)性能的不同導(dǎo)致了斑點(diǎn)大小有規(guī)律的分布是形成條紋的主要原因。
中間的部分,要考慮電子無(wú)摩擦通過的情況,相比其他區(qū)域的次數(shù)較多時(shí),雖然斑點(diǎn)較小,但數(shù)量巨大時(shí)也會(huì)形成密集的性質(zhì),此種情況屬于縫隙較大中間無(wú)摩擦通過的數(shù)量較多導(dǎo)致的密度較大的絕對(duì)性。
較遠(yuǎn)區(qū)域,雖然電子由于傾斜碰撞也可以產(chǎn)生自轉(zhuǎn),但是由于傾斜角不是太大,也不如與縫隙壁產(chǎn)生極大程度的斜碰導(dǎo)致的自轉(zhuǎn)性能更強(qiáng)。所以,整體來(lái)觀察,條紋具有中間部分較明顯,也是兩邊越是不太明顯的性質(zhì)。
四、結(jié)論
電子的衍射實(shí)驗(yàn)中,電子的自轉(zhuǎn)性能越大,與檢測(cè)屏相互作用的接觸面積越大,顯示的斑點(diǎn)越大,在電子數(shù)量巨大的實(shí)驗(yàn)中,斑點(diǎn)大的形成密度較大的假象,是形成電子衍射條紋的主要原因。
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