Il fisico francese Louis de Broglie vinse il Premio Nobel nel 1929 per il rivoluzionario lavoro di meccanica quantistica. Il suo lavoro per mostrare matematicamente in che modo le particelle subatomiche condividono alcune proprietà dell'onda è stato successivamente dimostrato corretto attraverso l'esperimento.
Dualità particella-onda

Si dice che le particelle che presentano proprietà sia dell'onda che delle particelle hanno particella d'onda dualità
. Questo fenomeno naturale è stato osservato per la prima volta nella radiazione elettromagnetica, o luce, che può essere descritta come un'onda elettromagnetica o una particella nota come fotone.

Quando agisce come un'onda, la luce segue le stesse regole di altre onde in natura. Ad esempio, in un esperimento a doppia fenditura, i modelli risultanti dell'interferenza dell'onda mostrano la natura dell'onda della luce.

In altre situazioni, la luce mostra un comportamento simile a una particella, come quando si osserva l'effetto fotoelettrico o la dispersione di Compton. In questi casi, i fotoni sembrano muoversi in pacchetti discreti di energia cinetica seguendo le stesse regole di movimento di qualsiasi altra particella (sebbene i fotoni siano privi di massa).
Matter Waves e l'ipotesi di de Broglie

The de Broglie l'ipotesi è l'idea che la materia (qualsiasi cosa con massa) possa anche esibire proprietà ondulate. Inoltre, queste onde di materia risultanti sono fondamentali per una comprensione meccanica quantistica del mondo - senza di esse, gli scienziati non sarebbero in grado di descrivere la natura nella sua scala più piccola.

Pertanto, la natura ondulatoria della materia è più evidente in teoria quantistica, ad esempio quando si studia il comportamento degli elettroni. De Broglie è stato in grado di determinare matematicamente quale dovrebbe essere la lunghezza d'onda di un elettrone collegando l'equazione di equivalenza energia-massa di Albert Einstein (E \u003d mc ^{2) con l'equazione di Planck (E \u003d hf), l'equazione della velocità dell'onda (v \u003d λf ) e lo slancio in una serie di sostituzioni.}

Impostando le prime due equazioni uguali l'una con l'altra supponendo che le particelle e le loro forme d'onda avessero energie uguali:
E \u003d mc ^ 2 \u003d hf

(dove E
è energia, m
è massa e c
è la velocità della luce nel vuoto, h
è la costante di Planck e f
è frequenza).

Quindi, poiché le particelle di massa non viaggiano alla velocità della luce, sostituendo c
con la velocità della particella v
:
mv ^ 2 \u003d hf

Successivamente sostituendo f
con v /λ
(dall'equazione della velocità dell'onda, dove λ
[ , 3, [[lambda] è lunghezza d'onda) e semplifica:
\\ lambda \u003d \\ frac {h} {mv}

Infine, poiché lo slancio p
è uguale alla massa m
volte velocità v:

\\ lambda \u003d \\ frac {h} {p}

Questa è conosciuta come l'equazione di de Broglie. Come per qualsiasi lunghezza d'onda, l'unità di misura standard per la lunghezza d'onda di de Broglie è metri (m).
Calcoli di lunghezza d'onda di de Broglie

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