Француски физичар Лоуис де Броглие добио је 1929. Нобелову награду за револуционарни рад у квантној механици. Његов рад на томе да математички покаже како субатомске честице деле нека таласна својства касније је доказано тачним кроз експеримент.
Двојство таласа и честица
Каже се да имају честице које показују својства таласа и честицадуалност талас-честица. Овај природни феномен је први пут примећен у електромагнетном зрачењу или светлости, која се може описати или као електромагнетни талас или као честица позната као фотон.
Када делује као талас, светлост следи иста правила као и други таласи у природи. На пример, у експерименту са двоструким прорезима, резултујући обрасци интерференције таласа показују таласну природу светлости.
У другим ситуацијама светлост показује понашање налик на честице, на пример при посматрању фотоелектричног ефекта или Цомптоновог расејања. У тим случајевима изгледа да се фотони крећу у дискретним пакетима кинетичке енергије следећи иста правила кретања као и било која друга честица (иако су фотони без масе).
Валови материје и хипотеза де Броглие
Де Броглиеова хипотеза је идеја да материја (било шта са масом) такође може показивати таласаста својства. Штавише, ови резултујући таласи материје су централни за квантно-механичко разумевање света - без њих научници не би могли да опишу природу у најмањој мери.
Дакле, таласна природа материје је најуочљивија у квантној теорији, на пример када се проучава понашање електрона. Де Броглие је био у могућности да математички утврди колика би таласна дужина електрона требало да повеже једначину еквиваленције масе-енергије Алберта Ајнштајна (Е = мц2) са Планцковом једначином (Е = хф), једначином брзине таласа (в = λф) и импулсом у низу супституција.
Постављање прве две једначине једнаке једна другој под претпоставком да би честице и њихови таласни облици имали једнаке енергије:
Е = мц ^ 2 = хф
(гдеЕ.је енергија,мје маса ицје брзина светлости у вакууму,хје Планцкова константа ифје фреквенција).
Затим, јер масивне честице не путују брзином светлости, замењујући ихцбрзином честицев:
мв ^ 2 = хф
Следећа заменафсав / λ(из једначине брзине таласа, гдеλ[ламбда] је таласна дужина), и поједностављујући:
\ ламбда = \ фрац {х} {мв}
Коначно, јер замахстрједнак је масимпута брзинав:
\ ламбда = \ фрац {х} {п}
Ово је познато као де Броглие-ова једначина. Као и за било коју таласну дужину, стандардна мерна јединица за де Броглие-ову таласну дужину је метар (м).
де Броглие Калкулације таласне дужине
Савети
Таласна дужина за честицу импулсастрдато је са: λ = х / п
гдеλ је таласна дужина у метрима (м),хје Планцкова константа у џул-секундама (6,63 × 10-34 Јс) истрје замах у килограмима у секунди (кгм / с).
Пример:Колика је де Броглиеова таласна дужина 9,1 × 10-31 × 106 Госпођа?
Од:
Имајте на уму да за врло велике масе - што значи нешто на скали свакодневних предмета, попут бејзбола или аутомобила - ова таласна дужина постаје нестајуће мала. Другим речима, де Броглиеова таласна дужина нема много утицаја на понашање предмета које можемо посматрати без помоћи; није потребно одредити где ће слетети терен за бејзбол или колика је сила потребна да би се аутомобил гурнуо низ цесту. Де Броглие-ова таласна дужина електрона је, међутим, значајна вредност у описивању електрона, јер је маса остатка електрона довољно мала да га стави на квантну скалу.