THE dualitatea undă-particulă este o proprietate inerentă a naturii atât pentru particule, cât și pentru unde. Natura duală poate fi observată prin experimente atunci când se investighează comportamentul particulelor, precum electroni, protoni, neutroni și chiar atomi. Dualitatea undă-particulă este rezultatul unui număr mare de experimente și teorii, precum cele legate de efectul fotoelectric, clarificate de Albert Einstein.
Vezi și: Bosoni, Fermioni, Leptoni - Model standard al fizicii particulelor
Diferența dintre undă și particulă
Înainte de a vorbi despre dualitatea undă-particulă, este important să înțelegem caracteristicile fiecăruia dintre aceste aspecte.
La particule:
- ocupă o poziție în spațiu,
- sunt înzestrați cu masă,
- au o formă definită,
- sunt bine amplasate, adică poziția lor poate fi ușor determinată.
deja valuri:
- sunt tulburări în spațiu,
- nu au o poziție definită,
- nu au masa,
- sunt fenomene care transportă energie,
- sunt supuse fenomenelor de reflexie, refracție, difracție, interferență etc.
În ciuda faptului că sunt lucruri total diferite, din punct de vedere al fizicii, fiecare particulă are o undă asociată și invers. Modul în care se exprimă materia, fie sub formă de undă, fie sub formă de particule, este legat de modul în care este observată.
dualitatea undă-particulă
Dualitatea undă-particulă a ajuns să fie pusă la îndoială atunci când rezultatele experimentale ale lui Heinrich Hertz făcând referire la efect fotoelectric a intrat în contradicție directă cu ceea ce era de așteptat pentru comportamentul luminii, conform teoriei electromagnetice a James Clerk Maxwell.
Conform teoriei actuale din acel moment, orice frecvență a luminii ar trebui să poată fi expulzată electroni cu toate acestea, rezultatele Hertz au arătat că a fost doar de la anumite frecvențe că a fost detectată o astfel de emisie.
THE explicația efectului fotoelectric a fost făcută de Albert Einstein, în 1905. Einstein a arătat că lumina s-a comportat într-un mod cuantificat, adică a fost distribuită în mici „pachete” de energie care au eliminat electronii din metal dacă și numai dacă acele pachete au un nivel de energie care ar putea fi absorbit de atomi. din metal. Ideea că lumina ar putea fi cuantificată nu era nouă, cu ani înainte ca această idee să fi fost aplicată radiației termice de către fizicianul german Max Planck, care explica fenomenul problema corpului negru.
În 1923, Louis De Broglie a sugerat că particulele erau, de asemenea, capabile să se comporte ca undele. THE ipoteza lui de Broglie, după cum a devenit cunoscut, a sugerat existența „unde de particule”, cu aceasta, era de așteptat ca electronii, protonii și alte particule subatomice să poată prezenta efecte până atunci exclusiv în formă de undă, cum ar fi refracţie (schimbarea vitezei de undă), difracție (capacitatea undelor de a ocoli obstacolele) etc.
Ipoteza lui De Broglie a fost confirmată în 1928 de Experimentul Davisson-Germer, care a constat în promovarea difracţie de electroni. Pentru a face acest lucru, un fascicul de catod a fost îndreptat către o țintă de nichel care ar putea fi rotită, astfel încât să se schimbe unghiul la care fasciculul de electroni s-a concentrat pe planul atomilor de nichel. Nunichel.
Rezultatele au arătat vârfuri de intensitate pentru particulele care au fost reflectate în anumite unghiuri, indicând existența unui tipar de interferențe constructive și distructive pentru reflectarea electroni. Concluzia experimentului a fost că electronii pot fi difractați și produc interferențe, la fel ca și undele electromagnetice.
Următoarea figură ilustrează situația în care electronii sunt difractați: în funcție de distanță traversat de fiecare electron, s-a format un tipar de intensități, la fel cum se întâmplă pentru o undă difractat de a spargepereche.
Vezi și: Ce sunt Buracos negru?
Explicația dualității undă-particulă
Explicația dualității undă-particulă a apărut odată cu înaintarea lui mecanica cuantică. În prezent, se știe că toate sistemele cuantice sunt guvernate de un mecanism cunoscut sub numele de Principiul incertitudinii lui Heisenberg. Conform acestui principiu, particulele sunt ca un „câmp al materiei”, deoarece nu este posibil să se determine cu certitudine absolută poziția unei particule cuantice.
De la dezvoltarea Ecuația lui Schroedinger, ajungem să înțelegem că toate particulele sunt complet caracterizate printr-o funcție de undă, pe care nimic este mai mult decât o expresie matematică care transportă toate informațiile care pot fi extrase din ea. particule.
Înainte de a observa un sistem cuantic, informațiile sale sunt nedeterminate, după ce a fost observat, este posibil pentru a le localiza și a le măsura, în acest caz, spunem că funcția sa de undă s-a prăbușit, prezentându-se într-una din sale stări posibile. Cu alte cuvinte, ceea ce determină dacă o entitate cuantică este o undă sau o particulă este act de observare, deoarece este posibil să se efectueze un experiment și să se observe un comportament corpuscular și un alt experiment relevă un comportament ondulator - totul datorită cotedăfizicăcuantic.
De Rafael Hellerbrock
Profesor de fizică
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm
