TEN dualizm falowo-cząsteczkowy jest to nieodłączna właściwość natury zarówno dla cząstek, jak i fal. Podwójną naturę można zaobserwować poprzez eksperymenty podczas badania zachowanie cząstek, jak elektrony, protony, neutrony, a nawet atomy. Dualizm falowo-cząsteczkowy jest wynikiem wielu eksperymentów i teorii, takich jak te związane z efektem fotoelektrycznym, wyjaśnionych przez Albert Einstein.
Zobacz też: Bozony, Fermiony, Leptony – Model Standardowy Fizyki Cząstek
Różnica między falą a cząstką
Zanim zaczniemy mówić o dualizmie falowo-cząsteczkowym, ważne jest zrozumienie cech charakterystycznych każdego z tych aspektów.
W cząstki:
- zajmują pozycję w kosmosie,
- są obdarzeni masą,
- mają określony kształt,
- są dobrze zlokalizowane, to znaczy ich położenie można łatwo określić.
już fale:
- są zakłócenia w przestrzeni,
- nie mają określonej pozycji,
- nie mają masy,
- są zjawiskami, które przenoszą energia,
- podlegają zjawiskom odbicia, załamania, dyfrakcji, interferencji itp.
Pomimo tego, że są zupełnie innymi rzeczami, z punktu widzenia fizyki, każda cząsteczka ma powiązaną z nią falę i odwrotnie. To, w jaki sposób materia wyraża się, czy to w formie fali, czy w formie cząstek, jest powiązane z tym, jak jest obserwowana.
dualizm falowo-cząsteczkowy
Dualizm falowo-cząsteczkowy został zakwestionowany, gdy wyniki eksperymentalne Heinricha Hertza odnoszące się do efekt fotoelektryczny dostać się bezpośrednia sprzeczność z tym, czego oczekiwano dla zachowania światła, zgodnie z elektromagnetyczną teorią James Clerk Maxwell.
Zgodnie z ówczesną teorią każda częstotliwość światła powinna być w stanie wyrzucać elektrony blachy, jednak wyniki Hertza wykazały, że było to tylko z określonych częstotliwości że taka emisja została wykryta.
TEN wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego zostało dokonane przez Albert Einstein, w 1905 roku. Einstein wykazał, że światło zachowywało się w sposób skwantowany, to znaczy było rozprowadzane w małych „pakietach” energii, które oderwał elektrony od metalu wtedy i tylko wtedy, gdy te pakiety miały poziom energii, który mógłby zostać wchłonięty przez atomy. z metalu. Pomysł, że światło można skwantować, nie był nowy na wiele lat przed zastosowaniem tego pomysłu do promieniowania cieplnego przez niemieckiego fizyka. Max Planck, który wyjaśniał zjawisko problem z czarnym ciałem.
W 1923 r. Louis De Broglie zasugerował, że cząstki mogą również zachowywać się jak fale. TEN hipoteza de Brogliego, jak się okazało, sugerował istnienie "fale cząstek", z tym oczekiwano, że elektrony, protony i inne cząstki subatomowe mogą do tej pory wykazywać efekty wyłącznie falowe, takie jak refrakcja (zmiana prędkości fali), dyfrakcja (zdolność fal do omijania przeszkód) itp.
Hipotezę de Broglie potwierdził w 1928 r Eksperyment Davissona-Germera, który polegał na promowaniu dyfrakcja elektronów. W tym celu wiązkę katodową skierowano na tarczę niklową, którą można było obracać, aby zmienić kąt, pod którym wiązka elektronów skupiała się na płaszczyźnie atomów niklu. Nienikiel.
Wyniki wykazały piki intensywności dla cząstek odbitych pod pewnymi kątami, wskazujące na istnienie wzorca konstruktywnych i destrukcyjnych ingerencji dla odzwierciedlenia elektrony. Konkluzja eksperymentu była taka: elektrony mogą ulegać dyfrakcji i powodować zakłócenia, podobnie jak fale elektromagnetyczne.
Poniższy rysunek ilustruje sytuację, w której elektrony ulegają dyfrakcji: według odległości przez który przechodzi każdy elektron, formuje się wzór intensywności, tak jak to ma miejsce w przypadku fali dyfrakcji przez a pęknięciepara.
Zobacz też: Czym są bczarny uracos?
Wyjaśnienie dualizmu falowo-cząsteczkowego
Wyjaśnienie dualizmu falowo-cząsteczkowego pojawiło się wraz z postępem mechanika kwantowa. Obecnie wiadomo, że wszystkimi systemami kwantowymi rządzi mechanizm znany jako Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Zgodnie z tą zasadą cząstki są jak „pole materii”, ponieważ nie można z absolutną pewnością określić położenia cząstki kwantowej.
Od rozwoju równanie Schroedingera, zaczynamy rozumieć, że wszystkie cząstki są całkowicie scharakteryzowane przez funkcję falową, której nic to coś więcej niż wyrażenie matematyczne, które zawiera wszystkie informacje, jakie można z niego wydobyć. cząstka.
Zanim zaobserwujemy układ kwantowy, jego informacje są nieokreślone, po zaobserwowaniu jest to możliwe aby je zlokalizować i zmierzyć, w tym przypadku mówimy, że jego funkcja falowa uległa załamaniu, prezentując się w jednym z jego możliwe stany. Innymi słowy, to, czy jednostka kwantowa jest falą, czy cząsteczką, to akt obserwacji, ponieważ możliwe jest, że przeprowadza się eksperyment i obserwuje się zachowanie korpuskularne, a inny eksperyment ujawnia zachowanie falujące - wszystko dzięki szansadajefizykakwant.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm
