DET bølge-partikel dualitet det er en iboende egenskab af naturen for både partikler og bølger. Den dobbelte natur kan observeres gennem eksperimenter, når man undersøger partikeladfærd, som elektroner, protoner, neutroner og endda atomer. Dual-wave-dualitet er resultatet af et stort antal eksperimenter og teorier, såsom dem, der er relateret til den fotoelektriske effekt, klarlagt ved Albert Einstein.
Se også: Bosons, Fermions, Leptons - Standard Model of Particle Physics
Forskel mellem bølge og partikel
Før vi taler om dualitet med bølgepartikler, er det vigtigt at forstå egenskaberne ved hvert af disse aspekter.
På partikler:
- indtage en position i rummet,
- er udstyret med masse,
- have en defineret form,
- de er godt placeret, det vil sige, deres position kan let bestemmes.
allerede den bølger:
- er forstyrrelser i rummet,
- har ingen defineret position,
- har ingen masse,
- er fænomener, der transporteres energi,
- de er genstand for fænomener refleksion, brydning, diffraktion, interferens osv.
På trods af at være helt forskellige ting set fra fysikens synspunkt, hver partikel har en bølge forbundet med det og omvendt. Hvordan materie udtrykker sig, hvad enten det er i bølgeform eller partikelform, er relateret til, hvordan det observeres.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
bølge-partikel dualitet
Bølgepartikel-dualiteten kom til at blive stillet spørgsmålstegn ved de eksperimentelle resultater af Heinrich Hertz, der henviste til fotoelektrisk effekt blev optaget af direkte modsætning til hvad der forventedes for lysets opførselifølge den elektromagnetiske teori om James Clerk Maxwell.
Ifølge den nuværende teori på det tidspunkt skal enhver lysfrekvens være i stand til at skubbe ud elektroner af et metalplade viste Hertz-resultaterne dog, at det kun var fra visse frekvenser at en sådan emission blev opdaget.
DET forklaring på den fotoelektriske effekt blev lavet af Albert Einsteini 1905. Einstein viste, at lys opførte sig på en kvantiseret måde, det vil sige, det blev fordelt i små "pakker" af energi, som fjernede elektroner fra metal, hvis og kun hvis disse pakker havde et energiniveau, der kunne absorberes af atomerne. af metal. Tanken om, at lys kunne kvantificeres, var ikke ny år før denne idé var blevet anvendt på termisk stråling af den tyske fysiker. Max Planck, der forklarede fænomenet sort kropsproblem.
I 1923 Louis De Broglie foreslog, at partikler også var i stand til at opføre sig som bølger. DET de Broglie's hypotese, som det blev kendt, foreslog eksistensen af "partikelbølger", med dette forventedes det, at elektroner, protoner og andre subatomære partikler kunne frembringe effekter indtil da udelukkende bølgelignende, såsom brydning (ændring af bølgehastighed), diffraktion (bølgernes evne til at komme omkring forhindringer) osv.
De Broglie's hypotese blev bekræftet i 1928 af Davisson-Germer eksperiment, som bestod af at fremme diffraktion af elektroner. For at gøre dette blev en katodestråle rettet mod et nikkelmål, der kunne drejes for at ændre vinklen, hvormed elektronstrålen rammer planet for nikkelatomer. ingennikkel.
Resultaterne viste intensitetstoppe for partikler, der blev reflekteret i bestemte vinkler, angiver eksistensen af et mønster af konstruktive og destruktive interferenser til afspejling af elektroner. Konklusionen af eksperimentet var, at elektroner kan blive diffrakteret og frembringe interferens, ligesom elektromagnetiske bølger.
Følgende figur illustrerer situationen, hvor elektroner er diffrakterede: i henhold til afstand krydset af hver elektron blev der dannet et mønster af intensiteter, ligesom det sker for en bølge diffrakteret af en sprækkepar.
Se også: Hvad er Bsort uracos?
Forklaring af bølge-partikel dualitet
Forklaringen på bølge-partikel dualitet opstod med fremskridt af kvantemekanik. I øjeblikket er det kendt, at alle kvantesystemer styres af en mekanisme kendt som Heisenbergs usikkerhedsprincip. Ifølge dette princip er partikler som et "materiefelt", da det ikke er muligt med absolut sikkerhed at bestemme placeringen af en kvantepartikel.
Fra udviklingen af Schroedinger's ligning, vi kommer til at forstå, at alle partikler er fuldstændigt karakteriseret ved en bølgefunktion, som intet det er mere end et matematisk udtryk, der bærer al den information, der kan udvindes fra det. partikel.
Før vi observerer et kvantesystem, er dets information ubestemt, efter observeret er det muligt for at lokalisere og måle dem, i dette tilfælde siger vi, at dens bølgefunktion er kollapset og præsenterer sig i en af dens mulige tilstande. Med andre ord, hvad der bestemmer, om en kvanteenhed er en bølge eller en partikel, er handling af observation, fordi det er muligt, at et eksperiment udføres, og en korpuskulær adfærd observeres, og et andet eksperiment afslører en undulatory adfærd - alt sammen takket være oddsgiverfysikkvante.
Af Rafael Hellerbrock
Fysiklærer
