НА двойственост вълна-частица това е присъщо свойство на природата както за частиците, така и за вълните. Двойствената природа може да се наблюдава чрез експерименти при изследване на поведение на частици, като електрони, протони, неутрони и дори атоми. Двойствеността вълна-частица е резултат от голям брой експерименти и теории, като тези, свързани с фотоелектричния ефект, изяснени от Алберт Айнщайн.
Вижте също: Бозони, фермиони, лептони - стандартен модел на физиката на частиците
Разлика между вълна и частица
Преди да говорим за двойственост на вълновите частици, е важно да разберем характеристиките на всеки от тези аспекти.
В частици:
- заема позиция в космоса,
- са надарени с маса,
- имат определена форма,
- те са добре разположени, тоест положението им може лесно да бъде определено.
вече вълни:
- са смущения в пространството,
- нямат определена позиция,
- нямат маса,
- са явления, които транспортират енергия,
- те са обект на явленията на отражение, пречупване, дифракция, интерференция и др.
Въпреки че са напълно различни неща, от гледна точка на физиката, всяка частица има свързана с нея вълна и обратно. Начинът, по който материята се изразява, независимо дали е във вълнова или частична форма, е свързан с начина, по който се наблюдава.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
двойственост вълна-частица
Двойствеността на вълновите частици се поставя под въпрос, когато експерименталните резултати на Хайнрих Херц, отнасящи се до фотоелектричен ефект имам в пряко противоречие с очакваното за поведението на светлината, според електромагнитната теория на Джеймс Клерк Максуел.
Според сегашната теория по това време всяка честота на светлината трябва да може да изхвърля електрони на ламарина обаче резултатите от Hertz показаха, че е само от определени честоти че е установена такава емисия.
НА обяснението за фотоелектричния ефект е направено от Алберт Айнщайн, през 1905г. Айнщайн показа, че светлината се държи квантово, тоест тя се разпределя в малки „пакетчета“ енергия, които отстранени електрони от метал, ако и само ако тези пакети имат енергийно ниво, което може да бъде абсорбирано от атомите. от метал. Идеята, че светлината може да се квантува, не е нова, години преди тази идея да бъде приложена към топлинното излъчване от германския физик. Макс Планк, което обясни феномена на проблем с черното тяло.
През 1923 г. Луис Де Бройл предполага, че частиците също могат да се държат като вълни. НА хипотезата на де Бройл, както стана известно, предполага съществуването на "вълни от частици", с това се очакваше, че електроните, протоните и други субатомни частици могат да представят ефекти дотогава изключително вълнообразни, като напр. пречупване (промяна на скоростта на вълната), дифракция (способност на вълните да заобикалят препятствията) и др.
Хипотезата на Де Бройл е потвърдена през 1928 г. от Експеримент на Дейвисън-Гермер, който се състоеше от популяризиране на дифракция на електроните. За целта катоден лъч беше насочен към никелова цел, която можеше да се завърти, така че да промени ъгъла, под който електронният лъч се фокусира върху равнината на никеловите атоми. неникел.
Резултатите показаха пикове на интензитет за частици, които бяха отразени под определени ъгли, показващ съществуването на модел на конструктивни и деструктивни интерференции за отразяване на електрони. Заключението на експеримента беше, че електроните могат да бъдат дифрагирани и да предизвикат смущения, както и електромагнитни вълни.
Следващата фигура илюстрира ситуацията, при която електроните се дифракват: според разстоянието преминаващ от всеки електрон, се формира модел на интензитети, точно както се случва за вълна дифракция от a пукнатинадвойка.
Вижте също: Какво са Б.черен уракос?
Обяснение на двойствеността на вълновите частици
Обяснението за двойствеността вълна-частица се появи с напредването на квантова механика. В момента е известно, че всички квантови системи се управляват от механизъм, известен като Принципът на несигурността на Хайзенберг. Съгласно този принцип частиците са като „поле на материята”, тъй като не е възможно да се определи с абсолютна сигурност положението на квантовата частица.
От развитието на Уравнението на Шрьодингер, разбираме, че всички частици се характеризират напълно с вълнова функция, която нищо това е повече от математически израз, който носи цялата информация, която може да бъде извлечена от него. частица.
Преди да наблюдаваме квантова система, нейната информация е неопределена, след наблюдение е възможно за да ги локализираме и измерим, в този случай казваме, че вълновата му функция се е сринала, представяйки се в един от своите възможни състояния. С други думи, това, което определя дали квантовата същност е вълна или частица, е акт на наблюдение, тъй като е възможно да се извърши експеримент и да се наблюдава корпускуларно поведение и друг експеримент да разкрие нарушително поведение - всичко това благодарение на коефициентидавафизикаквантов.
От Рафаел Хеллерброк
Учител по физика
