Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Теперь рассмотрим частицу, падающую на поверхность кристалла. Атом отскакивает не от отдельных атомов кристалла, а от взаимодействия с их общим электрическим полем. Поле атомной плоскости имеет волнистые эквипотенциальные поверхности, горбы которых расположены напротив атомов, а впадины — между ними. При этом, чем дальше от границы кристалла, тем более плоскими и гладкими становятся плоскости равного потенциала. От этих эквипотенциальных поверхностей и отскакивают, отражаются атомы или молекулы газа. Чем выше энергия частиц газа, тем от более глубокой поверхности они отразятся, словно от жёсткой, то есть, — под углом равным углу падения. Если сечение поверхности изобразить синусоидой с предельной крутизной α, то видно, что атомы будут отражаться под любыми углами, заключёнными в пределах от φ–2α до φ+2α. Причём интенсивней всего идёт отражение именно под этими крайними углами: каждый пучок создаёт по два максимума (Рис. 168). У медленных частиц они отстоят мало, поскольку частицы отражаются внешними эквипотенциальными слоями, почти плоскими, — с малым α. Эти медленные молекулы с V=d/(t+nT), которых в газе больше всего, и создают высокий главный пик возле угла φ — максимумы слиты в один (Рис. 167). Зато быстрые молекулы c V=d/t доходят до более глубоких слоёв с большей волнистостью и крутизной α. Именно они создают возле главного два побочных максимума, ошибочно принятых за дифракционные.

Рис. 168. Рассеяние атомов поверхностью кристалла под избранными углами — результат отражения атомов эквипотенциальными поверхностями.

Чем выше скорости быстрейших молекул, пропущенных селектором, тем глубже лежат отражающие их эквипотенциальные поверхности, имеющие большую крутизну α. И тем дальше отстоят побочные максимумы от главного. Впрочем, с углублением угол α может и снижаться. Вот почему результаты таких опытов неоднозначны, и не приводится их количественный анализ. Ведь, если эффект — классический и не связан с дифракцией, то опыт и не может дать согласия с формулами квантовой механики, доказав ложность волн де Бройля.

Бесполезность волновых свойств частиц и "дифракции" для объяснения эффекта следует и из того, что эффект удалось наблюдать лишь у лёгких атомов гелия и молекул водорода. Если же применялись более тяжёлые инертные газы и пары металлов, то "дифракционная" картина не возникала. Как показали опыты 1971 г., вместо трёх максимумов получался либо один пик, либо два симметричных горба ("Техника — Молодёжи" № 4, 2001). Видимо, это связано с низкой скоростью тяжёлых атомов, отчего через селектор проходили лишь самые быстрые из них, а все прочие рассеивались. Как показано выше, именно такие атомы, летящие со скоростью V=d/t, и образуют два симметрично рассеянных горба. Если же угол φ близок к углу предельной крутизны α, то из этих двух горбов остаётся только один горб-лепесток, соответствующий отражению пучка атомов под углом φ+2α. А второй горб, отвечающий углу отражения φ–2α, не может возникнуть или имеет ничтожную интенсивность, подобно пику, отвечающему зеркальному отражению под углом φ. Тем самым, доказано, что отражение атомных и молекулярных пучков носит не дифракционный характер, "предсказанный" квантовой механикой, а вполне классический.