Fransız fizikçi Louis de Broglie, kuantum mekaniğinde çığır açan çalışmaları nedeniyle 1929'da Nobel Ödülü'nü kazandı. Atom altı parçacıkların bazı dalga özelliklerini nasıl paylaştığını matematiksel olarak gösterme çalışması, daha sonra deney yoluyla doğrulandı.
Dalga-Parçacık İkiliği
Hem dalga hem de parçacık özellikleri sergileyen parçacıklara sahip oldukları söylenir.dalga-parçacık ikiliği. Bu doğal fenomen ilk olarak elektromanyetik radyasyonda veya bir elektromanyetik dalga veya foton olarak bilinen bir parçacık olarak tanımlanabilen ışıkta gözlemlendi.
Işık, dalga olarak hareket ederken doğadaki diğer dalgalarla aynı kuralları izler. Örneğin, bir çift yarık deneyinde, ortaya çıkan dalga girişimi desenleri ışığın dalga doğasını gösterir.
Diğer durumlarda, ışık, fotoelektrik etki veya Compton saçılımını gözlemlerken olduğu gibi parçacık benzeri davranış sergiler. Bu durumlarda, fotonlar (fotonlar kütlesiz olsa da) diğer parçacıklarla aynı hareket kurallarını izleyerek ayrı kinetik enerji paketleri içinde hareket ediyor gibi görünür.
Madde Dalgaları ve de Broglie Hipotezi
De Broglie hipotezi, maddenin (kütlesi olan herhangi bir şeyin) dalga benzeri özellikler de sergileyebileceği fikridir. Dahası, ortaya çıkan bu madde dalgaları, dünyanın kuantum mekaniksel anlayışının merkezinde yer alır - onlar olmadan bilim adamları doğayı en küçük ölçekte tanımlayamazlardı.
Bu nedenle, örneğin elektronların davranışını incelerken, maddenin dalga doğası en çok kuantum teorisinde fark edilir. De Broglie, Albert Einstein'ın kütle-enerji denklik denklemini (E = mc) bağlayarak bir elektronun dalga boyunun ne olması gerektiğini matematiksel olarak belirleyebildi.2) Planck denklemi (E = hf), dalga hızı denklemi (v = λf ) ve bir dizi ikamede momentum.
Parçacıkların ve dalga biçimlerinin eşit enerjiye sahip olacağı varsayımıyla ilk iki denklemi birbirine eşitlemek:
E = mc^2 = hf
(neredeEenerjidir,mkütledir vecışığın boşluktaki hızı,hPlanck sabitidir veffrekanstır).
O zaman, büyük parçacıklar ışık hızında hareket etmedikleri içincparçacığın hızı ilev:
mv^2 = sf
Sonraki değiştirmefilev/λ(dalga hızı denkleminden, buradaλ[lambda] dalga boyudur) ve sadeleştirme:
\lambda = \frac {h}{mv}
Son olarak, çünkü momentumpkütleye eşittirmçarpı hızv:
\lambda = \frac {h}{p}
Bu, de Broglie denklemi olarak bilinir. Herhangi bir dalga boyunda olduğu gibi, de Broglie dalga boyu için standart ölçü birimi metredir (m).
de Broglie Dalga Boyu Hesaplamaları
İpuçları
Bir momentum parçacığının dalga boyupşu şekilde verilir: λ = h/p
neredeλ metre (m) cinsinden dalga boyudur,hJoule-saniye cinsinden Planck sabitidir (6.63 × 10-34 Js) vepkilogram-metre/saniye (kgm/s) cinsinden momentumdur.
Misal:9,1 × 10'un de Broglie dalga boyu nedir?-31 × 106 Hanım?
Dan beri:
Çok büyük kütleler için - beyzbol veya araba gibi günlük nesnelerin ölçeğinde bir anlam ifade eden - bu dalga boyunun yok denecek kadar küçük olduğunu unutmayın. Başka bir deyişle, de Broglie dalga boyunun, yardım almadan gözlemleyebileceğimiz nesnelerin davranışları üzerinde fazla bir etkisi yoktur; bir beyzbol sahasının nereye ineceğini veya bir arabayı yoldan aşağı itmek için ne kadar güç gerektiğini belirlemek gerekli değildir. Bununla birlikte, bir elektronun de Broglie dalga boyu, elektronun geri kalan kütlesi onu kuantum ölçeğine koyacak kadar küçük olduğundan, elektronların ne yaptığını tanımlamada önemli bir değerdir.