THE dualita vlnových částic je to přirozená vlastnost přírody pro částice i vlny. Dvojí povahu lze pozorovat pomocí experimentů při vyšetřování chování částic, jako elektrony, protony, neutrony a dokonce atomy. Dualita vlnových částic je výsledkem velkého počtu experimentů a teorií, jako jsou ty, které se týkají fotoelektrického jevu, objasněných Albert Einstein.
Podívejte se také: Bosony, fermiony, leptony - standardní model částicové fyziky
Rozdíl mezi vlnou a částicemi
Než budeme hovořit o dualitě vlnových částic, je důležité pochopit vlastnosti každého z těchto aspektů.
Na částice:
- zaujímají místo ve vesmíru,
- jsou obdařeni hmotou,
- mít definovaný tvar,
- jsou dobře umístěny, to znamená, že jejich poloha může být snadno určena.
již vlny:
- jsou narušení ve vesmíru,
- nemají definovanou pozici,
- nemáš žádnou hmotu,
- jsou jevy, které transportují energie,
- podléhají jevům odrazu, lomu, difrakce, interference atd.
Přestože jsou z hlediska fyziky úplně jiné věci, každá částice má s ní spojenou vlnu a naopak. To, jak se hmota vyjadřuje, ať už ve formě vlny nebo částice, souvisí s tím, jak je pozorováno.
dualita vlnových částic
Dualita vlnových částic byla zpochybněna, když experimentální výsledky Heinricha Hertze odkazovaly na fotoelektrický efekt se dostal do přímý rozpor s tím, co se od chování světla očekávalo, podle elektromagnetické teorie James Clerk Maxwell.
Podle současné tehdejší teorie by měla být schopna se vysunout jakákoli frekvence světla elektrony plechu však Hertzovy výsledky ukázaly, že to bylo jen z určitých frekvencí že taková emise byla detekována.
THE vysvětlení fotoelektrického jevu provedl Albert Einstein, v roce 1905. Einstein ukázal, že světlo se chovalo kvantizovaným způsobem, to znamená, že bylo distribuováno v malých „balíčcích“ energie, které odizolované elektrony z kovu tehdy a jen tehdy, pokud tyto pakety měly energetickou hladinu, kterou mohly atomy absorbovat. z kovu. Myšlenka, že světlo lze kvantifikovat, nebyla nová, roky předtím, než byla tato myšlenka aplikována na tepelné záření německým fyzikem. Max Planck, který vysvětlil fenomén problém s černým tělem.
V roce 1923 Louis De Broglie navrhl, že částice se také mohou chovat jako vlny. THE de Broglieova hypotéza, jak vyšlo najevo, naznačil existenci "částicové vlny"S tím se očekávalo, že elektrony, protony a další subatomární částice mohou do té doby působit výlučně vlnově, jako například lom světla (změna rychlosti vln), difrakce (schopnost vln obejít překážky) atd.
De Broglieho hypotéza byla potvrzena v roce 1928 Davisson-Germerův experiment, která spočívala v podpoře difrakce elektronů. K tomu byl katodový paprsek namířen na niklový cíl, který bylo možné otáčet, aby se změnil úhel, pod kterým elektronový paprsek narazí na rovinu atomů niklu. Nenikl.
Výsledky ukázaly vrcholy intenzity částic, které se odrážely v určitých úhlech, což naznačuje existenci vzoru konstruktivních a destruktivních interferencí pro odraz elektrony. Závěr experimentu byl takový elektrony mohou být rozptýleny a způsobovat interference, stejně jako elektromagnetické vlny.
Následující obrázek ilustruje situaci, ve které jsou elektrony difrakovány: podle vzdálenosti procházející každým elektronem se vytvořil vzor intenzit, stejně jako u vlny ohýbán a crackpár.
Podívejte se také: Jaké jsou Bčerné uracos?
Vysvětlení duality vln-částice
Vysvětlení pro dualitu vlnových částic se objevilo s předstihem kvantová mechanika. V současné době je známo, že všechny kvantové systémy jsou řízeny mechanismem známým jako Heisenbergův princip nejistoty. Podle tohoto principu jsou částice jako „pole hmoty“, protože není možné s absolutní jistotou určit polohu kvantové částice.
Z vývoje Schroedingerova rovnice, pochopíme, že všechny částice jsou zcela charakterizovány vlnovou funkcí, kterou nic je to více než matematický výraz, který nese všechny informace, které z něj lze získat. částice.
Než pozorujeme kvantový systém, jeho informace jsou neurčité, po pozorování je to možné abychom je lokalizovali a změřili, v tomto případě říkáme, že jeho vlnová funkce se zhroutila a představila se v jedné ze svých možné stavy. Jinými slovy, to, co určuje, zda je kvantová entita vlna nebo částice je akt pozorování, protože je možné, že je proveden experiment a je pozorováno korpuskulární chování a další experiment odhaluje vlnité chování - to vše díky šancedáváfyzikakvantová.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učitel fyziky
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm