Dualitatea particulelor de undă - definiție

Dualitatea undă-particule descrie proprietățile fotonilor și particulelor subatomice de a prezenta proprietăți atât ale undelor, cât și ale particulelor. Dualitatea undă-particule este o parte importantă a mecanicii cuantice, deoarece oferă o modalitate de a explica de ce conceptele de „undă” și „particule”, care funcționează în mecanica clasică, nu acoperă comportamentul obiectelor cuantice. Natura dublă a luminii a câștigat acceptarea după 1905, când Albert Einstein a descris lumina în termeni de fotoni, care a prezentat proprietăți ale particulelor, și apoi a prezentat faimoasa sa hârtie despre relativitatea specială, în care lumina a acționat ca un câmp de unde..

Particule care prezintă Dualitatea particulelor de undă

Dualitatea particulelor undă-particule a fost demonstrată pentru fotoni (lumină), particule elementare, atomi și molecule. Cu toate acestea, proprietățile de undă ale particulelor mai mari, precum moleculele, au lungimi de undă extrem de scurte și sunt dificil de detectat și măsurat. Mecanica clasică este în general suficientă pentru a descrie comportamentul entităților macroscopice.

Dovadă pentru dualitatea de particule de undă

Numeroase experimente au validat dualitatea undă-particule, dar există câteva experimente specifice timpurii care au pus capăt dezbaterii cu privire la faptul că lumina constă fie din unde, fie din particule:

Efect fotoelectric - comportamente ușoare ca particule

Efectul fotoelectric este fenomenul în care metalele emit electroni atunci când sunt expuși la lumină. Comportamentul fotoelectronilor nu poate fi explicat prin teoria electromagnetică clasică. Heinrich Hertz a menționat că lumina ultravioletă strălucitoare pe electrozi le-a sporit capacitatea de a produce scântei electrice (1887). Einstein (1905) a explicat efectul fotoelectric ca rezultat al luminii purtate în pachete cuantificate discrete. Experimentul lui Robert Millikan (1921) a confirmat descrierea lui Einstein și a condus la Einstein câștigarea Premiului Nobel în 1921 pentru „descoperirea legii efectului fotoelectric” și Millikan câștigând Premiul Nobel în 1923 pentru „munca sa asupra taxei elementare de energie electrică și asupra efectului fotoelectric ".

Experiment Davisson-Germer - comportamente ușoare ca valuri

Experimentul Davisson-Germer a confirmat ipoteza deBroglie și a servit ca fundament pentru formularea mecanicii cuantice. Experimentul a aplicat în mod esențial legea Bragg a difracției pe particule. Aparatul de vid experimental a măsurat energiile electronilor împrăștiate de la suprafața unui filament de sârmă încălzit și a lăsat să lovească o suprafață de metal nichel. Fasciculul de electroni ar putea fi rotit pentru a măsura efectul schimbării unghiului asupra electronilor împrăștiați. Cercetătorii au descoperit că intensitatea fasciculului împrăștiat a atins maximul în anumite unghiuri. Acest lucru a indicat un comportament valabil și ar putea fi explicat prin aplicarea legii Bragg la distanța de zăpadă a cristalului de nichel.

Experimentul cu două fante de Thomas Young

Experimentul cu fanta dublă al lui Young poate fi explicat folosind dualitatea undă-particule. Lumina emisă se îndepărtează de sursa sa ca undă electromagnetică. La întâlnirea unei fante, valul trece prin fanta și se împarte în două fețe de undă, care se suprapun. În momentul impactului pe ecran, câmpul de undă „se prăbușește” într-un singur punct și devine foton.