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从粒子性角度论述电子衍射条纹的成因

2017-02-23咸立德

西部论丛 2017年10期
关键词:斑点条纹摩擦力

摘 要:电子与缝隙壁发生不同程度的斜碰而形成不同性质的自转性能。在电子衍射实验中,自转性能较强的电子与检测屏相互作用面积较大,形成的斑点较大。由于不同的相互作用面积,形成面积不同的斑点,斑点大小不同的规律性形成了衍射图谱具有条纹性质。

关键词:摩擦力 滚动 作用面积 斑点 条纹

《从光的粒子性角度论述光的衍射现象的成因》一文,只粗略的论述了光的波动性不同所形成的光的衍射的成因。当考虑到类似较大粒子(电子)的衍射现象就不能仅仅依据波动性的性质来描述了。本文从更细微的另一角度论述了电子衍射条纹的成因。

一、粒子的自转性能对相互作用面积的影响

两个粒子相互作用,或者粒子和某平面的相互作用时,粒子的自转性质会影响相互作用的接触面积的。而且有,基本相同的粒子,自转性能越大的,相互作用的接触面积越大。有以下实验可以证明这一性质。

1.实验器材:弹性球一个,颜色涂料,平面一个。

2.实验方法:把颜色均匀涂在弹性球表面,以备和平面发生碰撞后,在平面上留下颜色斑点,用斑点的大小来判断作用面积的大小不同。

3.实验步骤:(1)让弹性球无自转性能时与平面发生垂直碰撞。(2) 让弹性球具有自转性能的情况下,与平面做同样的同速垂直碰撞。(3) 让弹性球无自转但和平面存在较大夹角的情况下与平面碰撞。

4.观测结果:第(1)种情况中的接触面积较小,第(2)种情况和第(3)种情况的接触面积较大。

5.性质分析:如图1所示。

由于弹性球的自转,和平面相互作用时会产生向左的摩擦力f,在摩擦力作用下,弹性球向左移动,在摩擦力不能抵消掉自转性能时,同时在自转力矩作用下向左滚动(灰色)。所以在相互作用的时间内,弹性球滚动了一段距离,导致相互作用面积增大。

当无自转情况中,弹性球垂直弹起,相互作用面积不会增大。

当弹性球无自转,但和平面存在较大夹角(入射角大于0)时,相互作用时,作用力方向远离质心,弹性球会产生一个力矩。力矩会导致弹性球自转。即在相互作用的时间里具有了自转性质,这个自转性质仍可以增大作用面积(图解略)。

6.结论。粒子碰撞中,粒子的自转会影响相互作用的接触面积。且自转性能越强,相互作用的接触面积越大。

二、微粒子相互作用的不同姓

即便是宏观的粒子(平面等)所谓的表面也是由微粒子有规律的构成。所以要考虑微粒子的相互作用,就不能只考虑弹性碰撞的情况了,类似于非弹性碰撞的性质是很明显的。但是,第一节论述的,自转性能对相互作用面积的影响,也是适合非弹性碰撞的情况的。比如,类似于物体与液体(水)表面相互作用的情况,甚至物体摄入液体内的情况。也必定具有自转性能越强作用区域越大的性质(实验图解略)。

三、电子衍射条纹的成因

相对于光粒子,电子属于较大粒子可视为较高维度的光粒子(二维异胎性质)。

由《从光的粒子性角度论述光的衍射现象的成因》一文(文中图4)可知,微粒子与缝隙的两个壁发生极大程度的斜碰,产生极大的自转速度的微粒子,其自转性能最强,与检测屏相互作用的面积最大,表现为微粒子显示的斑点最大,分布在两个区域。也就是说图中表现为波动性强的区域同时代表着斑点较大。如图2所示。

由以上分析可知,在较大粒子(电子)的衍射实验中,与缝隙壁发生作用后产生的自转性能越强的电子,在检测屏上显示的斑点越大,且是固定的区域。所以,光的衍射可以有颜色来区别不同区域,而电子要用斑点的大小来区别不同性质。所以,从斑点大小上就可以存在不同姓而具有类似条纹的性质。

另一方面,即便是按数量来判定,电子是密度相同的均匀分布性质,但当电子数量巨大,斑点大的凸显密集了,形成密度较大的假象。也就是说,电子的自转性能的不同导致了斑点大小有规律的分布是形成条纹的主要原因。

中间的部分,要考虑电子无摩擦通过的情况,相比其他区域的次数较多时,虽然斑点较小,但数量巨大时也会形成密集的性质,此种情况属于缝隙较大中间无摩擦通过的数量较多导致的密度较大的绝对性。

较远区域,虽然电子由于倾斜碰撞也可以产生自转,但是由于倾斜角不是太大,也不如与缝隙壁产生极大程度的斜碰导致的自转性能更强。所以,整体来观察,条纹具有中间部分较明显,也是两边越是不太明显的性质。

四、结论

电子的衍射实验中,电子的自转性能越大,与检测屏相互作用的接触面积越大,显示的斑点越大,在电子数量巨大的实验中,斑点大的形成密度较大的假象,是形成电子衍射条纹的主要原因。

参考文献

[1] 咸立德.从光的粒子性角度论述光的衍射现象的成因——《自由运动论》在实际中的应用(16)[J].祖国.2013,(20):110-111.

[2] 咸立德.从粒子性角度论述微粒子纠缠现象的成因——《自由运动论》在实际中的应用(27)[A]. .2016年新產经论坛论文集[C].:中国智慧城市经济专家委员会,2016:3.

[3] 咸立德.自由运动公式细则——《自由运动论》在实际中的应用(34) [J].山西青年,2018(08):200-201.

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