프랑스의 물리학자인 Louis de Broglie는 양자 역학의 획기적인 연구로 1929 년 노벨상을 수상했습니다. 아 원자 입자가 일부 파동 특성을 어떻게 공유하는지 수학적으로 보여주는 그의 연구는 나중에 실험을 통해 옳다는 것이 입증되었습니다.
파동 입자 이중성
파동 및 입자 특성을 모두 나타내는 입자는파동 입자 이중성. 이 자연 현상은 전자기파 또는 광자로 알려진 입자로 묘사 될 수있는 전자기 복사 또는 빛에서 처음 관찰되었습니다.
파동으로 작용할 때 빛은 자연의 다른 파동과 동일한 규칙을 따릅니다. 예를 들어 이중 슬릿 실험에서 결과적인 파동 간섭 패턴은 빛의 파동 특성을 보여줍니다.
다른 상황에서 빛은 광전 효과 또는 Compton 산란을 관찰 할 때와 같이 입자와 같은 동작을 나타냅니다. 이 경우 광자는 다른 입자와 동일한 운동 규칙에 따라 운동 에너지의 개별 패킷으로 이동하는 것처럼 보입니다 (광자는 질량이 없지만).
물질파와 드 브로 글리 가설
de Broglie 가설은 물질 (질량이있는 모든 것)도 파동과 같은 속성을 나타낼 수 있다는 생각입니다. 더욱이, 이러한 결과 물질 파는 세계에 대한 양자 역학적 이해의 핵심입니다. 그것들이 없다면 과학자들은 자연을 가장 작은 규모로 설명 할 수 없을 것입니다.
따라서 물질의 파동 특성은 예를 들어 전자의 행동을 연구 할 때 양자 이론에서 가장 두드러집니다. De Broglie는 Albert Einstein의 질량 에너지 등가 방정식을 연결하여 전자의 파장이 무엇인지 수학적으로 결정할 수있었습니다 (E = mc2) 플랑크의 방정식 (E = hf), 파동 속도 방정식 (v = λf) 및 일련의 대체에서 운동량.
입자와 파형이 동일한 에너지를 갖는다는 가정하에 처음 두 방정식을 서로 동일하게 설정합니다.
E = mc ^ 2 = hf
(어디이자형에너지,미디엄질량이고씨진공 상태에서 빛의 속도,h플랑크 상수이고에프주파수).
그러면 거대한 입자가 빛의 속도로 이동하지 않기 때문에씨입자의 속도로V:
mv ^ 2 = hf
다음 교체에프와v / λ(파동 속도 방정식에서λ[람다]는 파장), 단순화 :
\ lambda = \ frac {h} {mv}
마지막으로 추진력이피질량과 같다미디엄배 속도V:
\ lambda = \ frac {h} {p}
이것은 de Broglie 방정식으로 알려져 있습니다. 모든 파장과 마찬가지로 de Broglie 파장의 표준 측정 단위는 미터 (m)입니다.
de Broglie 파장 계산
팁
운동량 입자의 파장피다음과 같이 주어진다: λ = h / p
어디λ 미터 (m) 단위의 파장,h줄 초 단위의 플랑크 상수 (6.63 × 10-34 Js) 및피초당 킬로그램 미터 (kgm / s) 단위의 운동량입니다.
예:9.1 × 10의 de Broglie 파장은 얼마입니까?-31 × 106 m / s?
이후:
매우 큰 질량의 경우 (야구 또는 자동차와 같은 일상적인 물체의 규모를 의미 함)이 파장은 사라질 정도로 작아집니다. 즉, de Broglie 파장은 우리가 도움없이 관찰 할 수있는 물체의 행동에 큰 영향을 미치지 않습니다. 야구 경기장이 어디로 떨어질지 또는 도로에서 자동차를 밀어내는 데 얼마나 많은 힘이 필요한지 결정할 필요가 없습니다. 그러나 전자의 de Broglie 파장은 전자가하는 일을 설명하는 데있어 중요한 값입니다. 전자의 나머지 질량은 양자 규모에 올릴만큼 충분히 작기 때문입니다.