viļņu-daļiņu dualitāte tā ir dabiska dabas īpašība gan daļiņām, gan viļņiem. Divu raksturu var novērot, veicot eksperimentus, pētot daļiņu izturēšanās, piemēram, elektroni, protoni, neitroni un pat atomi. Viļņu daļiņu dualitāte ir daudzu eksperimentu un teoriju rezultāts, piemēram, tādu, kas saistīti ar fotoelektrisko efektu, ko precizē Alberts Einšteins.
Skatīt arī: Bosoni, fermioni, leptoni - daļiņu fizikas standarta modelis
Atšķirība starp viļņu un daļiņu
Pirms runāt par viļņu daļiņu dualitāti, ir svarīgi saprast katra no šiem aspektiem raksturīgās iezīmes.
Plkst daļiņas:
- ieņem vietu kosmosā,
- ir apveltīti ar masu,
- ir noteikta forma,
- tie atrodas labi, tas ir, viņu stāvokli var viegli noteikt.
jau viļņi:
- ir traucējumi kosmosā,
- nav noteiktas pozīcijas,
- nav masas,
- ir parādības, kas pārvadā enerģija,
- tie ir pakļauti refleksijas, refrakcijas, difrakcijas, traucējumu utt.
Neskatoties uz pilnīgi atšķirīgām lietām, no fizikas viedokļa katrai daļiņai ir saistīts vilnis un otrādi. Tas, kā matērija izpaužas viļņu vai daļiņu formā, ir saistīta ar to, kā tā tiek novērota.
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vēl vairāk;)
viļņu-daļiņu dualitāte
Viļņu daļiņu dualitāte tika apšaubīta, kad Heinriha Herca eksperimentālie rezultāti, atsaucoties uz fotoelektriskais efekts iekļuvis tieša pretruna tam, ko gaidīja gaismas uzvedība, saskaņā ar elektromagnētisko teoriju Džeimss Klerks Maksvels.
Saskaņā ar tā brīža pašreizējo teoriju jebkurai gaismas frekvencei vajadzētu būt iespējai izstumt elektroni no lokšņu metāla, tomēr Herca rezultāti parādīja, ka tas bija tikai no noteiktām frekvencēm ka šāda emisija tika atklāta.
paskaidrojumu par fotoelektrisko efektu veica Alberts Einšteins, 1905. gadā. Einšteins parādīja, ka gaisma izturējās kvantitatīvi, tas ir, tā tika sadalīta mazās enerģijas “paketēs”, atdalīja elektronus no metāla tikai tad, ja šīm paketēm bija enerģijas līmenis, ko atomi varēja absorbēt. no metāla. Ideja, ka gaismu var kvantificēt, nebija jauna, gadus pirms vācu fiziķis šo ideju izmantoja siltuma starojumam. Makss Planks, kas izskaidroja melnā ķermeņa jautājums.
1923. gadā Luijs De Brolijs ierosināja, ka daļiņas arī spēj izturēties kā viļņi. de Broglie hipotēze, kā kļuva zināms, ieteica "daļiņu viļņi", līdz ar to bija sagaidāms, ka elektroni, protoni un citas subatomiskās daļiņas līdz tam var radīt tikai viļņveidīgus efektus, piemēram, refrakcija (viļņu ātruma maiņa), difrakcija (viļņu spēja apiet šķēršļus) utt.
De Broglie hipotēzi 1928. gadā apstiprināja Davisona-Germera eksperiments, kas sastāvēja no difrakcija elektronu. Lai to izdarītu, katoda stars tika virzīts uz niķeļa mērķi, kuru varēja pagriezt, lai mainītu leņķi, kurā elektronu stars koncentrējās uz niķeļa atomu plakni. Nēniķelis.
Rezultāti parādīja daļiņu intensitātes maksimumus, kas atspoguļojās noteiktos leņķos, kas norāda uz konstruktīvu un destruktīvu traucējumu modeļa esamību elektroni. Eksperimenta secinājums bija tāds elektronus var difrakcionēt un radīt traucējumus, tāpat kā elektromagnētiskie viļņi.
Nākamais attēls ilustrē situāciju, kurā elektroni tiek difraktēti: atbilstoši attālumam kuru šķērso katrs elektrons, veidojas intensitātes modelis, tāpat kā tas notiek viļņa gadījumā difrakts ar a plaisapāris.
Skatīt arī: Kas ir Bmelni urako?
Viļņu-daļiņu dualitātes skaidrojums
Viļņu-daļiņu dualitātes izskaidrojums parādījās līdz ar kvantu mehānika. Pašlaik ir zināms, ka visas kvantu sistēmas vada mehānisms, kas pazīstams kā Heisenberga nenoteiktības princips. Saskaņā ar šo principu daļiņas ir kā “matērijas lauks”, jo nav iespējams pilnīgi droši noteikt kvantu daļiņas stāvokli.
No Šrēdingera vienādojums, mēs saprotam, ka visām daļiņām pilnīgi raksturīga viļņu funkcija, kas neko tas ir kas vairāk par matemātisku izteiksmi, kas satur visu no tā iegūstamo informāciju. daļiņa.
Pirms mēs novērojam kvantu sistēmu, tās informācija ir nenoteikta, pēc novērošanas tā ir iespējama lai tos atrastu un izmērītu, šajā gadījumā mēs sakām, ka tā viļņu funkcija ir sabrukusi, parādoties vienā no tās iespējamie stāvokļi. Citiem vārdiem sakot, tas, kas nosaka, vai kvantu vienība ir vilnis, vai daļiņa, ir novērošanas akts, jo ir iespējams, ka tiek veikts eksperiments un novērota korpuskulāra uzvedība, un cits eksperiments atklāj nedulējošu uzvedību - viss pateicoties izredzesdodfizikakvants.
Autors Rafaels Hellerbroks
Fizikas skolotājs
