THE laine-osakeste duaalsus see on loodusele omane omadus nii osakeste kui lainete jaoks. Kahekordset olemust saab uurida katsete abil osakeste käitumine, nagu elektronid, prootonid, neutronid ja isegi aatomid. Laineosakeste duaalsus on paljude eksperimentide ja teooriate tulemus, näiteks fotoelektrilise efektiga seotud, mille selgitasid Albert Einstein.
Vaadake ka: Bosoonid, fermionid, laktoonid - osakeste füüsika standardmudel
Laine ja osakese erinevus
Enne laineosakeste duaalsusest rääkimist on oluline mõista nende kõigi aspektide omadusi.
Kell osakesed:
- hõivata positsioon ruumis,
- on varustatud massiga,
- on määratletud kuju,
- nad asuvad hästi, see tähendab, et nende positsiooni saab hõlpsasti kindlaks määrata.
juba lained:
- on häired ruumis,
- ei ole määratletud positsiooni,
- pole massi,
- on nähtused, mis transpordivad energia,
- nad alluvad peegeldumise, murdumise, difraktsiooni, interferentsi jms nähtustele.
Vaatamata täiesti erinevatele asjadele, on füüsika seisukohalt igal osakesel on sellega seotud laine ja vastupidi. See, kuidas aine ennast väljendab, olgu see siis laine- või osakeste kujul, on seotud sellega, kuidas seda vaadeldakse.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
laine-osakeste duaalsus
Laineosakeste duaalsus tuli kahtluse alla siis, kui Heinrich Hertzi katsetulemused viitasid fotoelektriline efekt sattus otsene vastuolu valguse käitumise eeldustega, vastavalt elektromagnetilisele teooriale James Clerk Maxwell.
Toonase praeguse teooria kohaselt peaks mis tahes valgussagedus olema võimeline välja viskama elektronid lehtmetallist näitasid Hertzi tulemused, et see oli ainult teatud sagedustest et selline heide avastati.
THE fotoelektrilise efekti selgituse tegi Albert Einsteinaastal 1905. Einstein näitas, et valgus käitus kvantitatiivselt, see tähendab, et see oli jaotatud väikestesse energiapakenditesse, mis eemaldasid elektronid metallist vaid ja ainult siis, kui neil pakettidel oli energiatase, mida aatomid neelasid. metallist. Idee, et valgust saab kvantifitseerida, ei olnud uus, aastaid enne seda, kui Saksa füüsik oli seda ideed soojuskiirguse suhtes rakendanud. Max Planck, mis selgitas musta keha küsimus.
1923. aastal Louis De Broglie pakkus, et osakesed olid võimelised ka lainetena käituma. THE de Broglie hüpotees, nagu sai teatavaks, soovitas "osakeste lained"koos sellega eeldati, et elektronid, prootonid ja muud subatoomilised osakesed võivad seni avaldada mõju ainult lainetena, näiteks murdumine (laine kiiruse muutus), difraktsioon (lainete võime takistustest mööda minna) jne.
De Broglie hüpoteesi kinnitas 1928. Aastal Davissoni-Germeri eksperiment, mis seisnes programmi edendamises difraktsioon elektronidest. Selleks suunati katoodikiir pööratava nikli märklauale, muutes nurka, mille juures elektronkiir tabab nikli aatomite tasapinda. einikkel.
Tulemused näitasid teatud nurkades peegelduvate osakeste intensiivsuse piike, mis näitab konstruktiivsete ja hävitavate sekkumiste mustri olemasolu elektronid. Katse järeldus oli see elektrone saab hajutada ja tekitada häireid, nagu ka elektromagnetlained.
Järgmine joonis illustreerib elektronide difraktsiooni olukorda vastavalt kaugusele iga elektroni läbides moodustati intensiivsuste muster, täpselt nagu juhtub laine puhul hajutatud a pragunemapaar.
Vaadake ka: Mis on Bmustad urakod?
Lainete-osakeste duaalsuse seletus
Laineosakeste duaalsuse seletus ilmnes koos kvantmehaanika. Praegu on teada, et kõiki kvantsüsteeme juhib mehhanism, mida nimetatakse Heisenbergi ebakindluse põhimõte. Selle põhimõtte kohaselt on osakesed justkui “aine väli”, kuna kvantosakese positsiooni pole võimalik täiesti kindlalt kindlaks teha.
Alates arengust Schroedingeri võrrand, saame aru, et kõiki osakesi iseloomustab täielikult lainefunktsioon, millest mitte midagi see on midagi enamat kui matemaatiline avaldis, mis kannab endas kogu sellest ammutatava teabe. osake.
Enne kvantsüsteemi vaatlemist on selle teave määramatu, pärast vaatlemist on see võimalik nende leidmiseks ja mõõtmiseks ütleme sel juhul, et selle lainefunktsioon on kokku kukkunud, esitades end ühes oma võimalikud olekud. Teisisõnu, see, mis määrab, kas kvantüksus on laine või osake, on vaatlusakt, sest on võimalik, et viiakse läbi katse ja täheldatakse korpuskulaarset käitumist ning teine katse näitab undulatoorset käitumist - seda kõike tänu koefitsiendidannabFüüsikakvant.
Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja
