THE двоїстість хвильових частинок це властивість природи як для частинок, так і для хвиль. Подвійну природу можна спостерігати за допомогою експериментів при дослідженні поведінка частинок, як електрони, протони, нейтрони і навіть атоми. Подвійність хвильових частинок є результатом великої кількості експериментів і теорій, таких як ті, що стосуються фотоефекту, уточнених Альберт Ейнштейн.
Дивіться також: Бозони, ферміони, лептони - стандартна модель фізики частинок
Різниця між хвилею і частинкою
Перш ніж говорити про подвійність хвильових частинок, важливо зрозуміти характеристики кожного з цих аспектів.
В частинки:
- займають позицію в просторі,
- наділені масою,
- мають певну форму,
- вони добре розташовані, тобто їх положення можна легко визначити.
вже хвилі:
- є порушення в просторі,
- не мають визначеного положення,
- не мають маси,
- є явища, що транспортують енергія,
- вони схильні до явищ відбиття, заломлення, дифракції, інтерференції тощо.
Незважаючи на абсолютно різні речі, з точки зору фізики, кожна частинка має пов'язану з нею хвилю і навпаки. Те, як речовина виражається у формі хвилі чи у вигляді частинок, пов’язано з тим, як її спостерігають.
двоїстість хвильових частинок
Двоїстість хвильових частинок стала сумніватися, коли експериментальні результати Генріха Герца з посиланням на фотоелектричний ефект потрапив у пряме протиріччя з тим, що очікувалося на поведінку світла, згідно електромагнітної теорії Росії Джеймс Клерк Максвелл.
Відповідно до поточної теорії того часу, будь-яка частота світла повинна мати можливість викиду електрони однак, результати Герца показали, що це було лише з певних частот що такий викид був виявлений.
THE Пояснення щодо фотоефекту було зроблено Альберт Ейнштейн, в 1905 році. Ейнштейн показав, що світло поводиться квантовано, тобто воно розподіляється в невеликих «пакетах» енергії, які позбавлені електрони від металу, лише тоді, коли ці пакети мали рівень енергії, який міг поглинатися атомами. металу. Ідея про те, що світло можна квантувати, не була новою, за роки до того, як німецький фізик застосував цю ідею до теплового випромінювання. Макс Планк, що пояснило феномен чорне тіло питання.
У 1923 р. Луї де Бройль припускав, що частинки також здатні поводитися як хвилі. THE гіпотеза де Бройля, як стало відомо, припускав існування "хвилі частинок", при цьому очікувалося, що електрони, протони та інші субатомні частинки можуть до того часу мати виключно хвилеподібні ефекти, такі як рефракція (зміна швидкості хвилі), дифракція (здатність хвиль обійти перешкоди) тощо.
Гіпотеза Де Бройля була підтверджена в 1928 р Експеримент Девіссона-Гермера, яка полягала у просуванні дифракція електронів. Для цього катодний пучок був спрямований на нікелеву мішень, яку можна було обертати, щоб змінити кут, під яким електронний пучок фокусувався на площині атомів нікелю. немаєнікель.
Результати показали піки інтенсивності для частинок, які відбивались під певними кутами, що вказує на існування шаблону конструктивних та деструктивних втручань для відображення електрони. Висновок експерименту був такий електрони можуть дифрагувати і створювати перешкоди, як і електромагнітні хвилі.
Наступний малюнок ілюструє ситуацію, коли дифракція електронів відбувається: відповідно до відстані пройдений кожним електроном, формується модель інтенсивностей, подібно до хвилі відволікається на a тріщинапара.
Дивіться також: Що за Bчорні уракоси?
Пояснення подвійності хвильових частинок
Пояснення подвійності хвильових частинок з'явилося з настанням квантова механіка. В даний час відомо, що всі квантові системи керуються механізмом, відомим як Принцип невизначеності Гейзенберга. Згідно з цим принципом, частинки схожі на «поле матерії», оскільки неможливо визначити з абсолютною достовірністю положення квантової частинки.
Від розвитку Рівняння Шредінгера, ми прийшли до розуміння, що всі частинки повністю характеризуються хвильовою функцією, яка нічого це більше, ніж математичний вираз, який несе всю інформацію, яку з нього можна витягти. частинка.
Перш ніж ми спостерігаємо квантову систему, її інформація невизначена, після спостереження це можливо щоб знайти та виміряти їх, у цьому випадку ми говоримо, що його хвильова функція зруйнувалась, представляючи себе в одному зі своїх можливі стани. Іншими словами, що визначає, чи є квантова сутність хвилею чи часткою, це акт спостереження, оскільки можливо, що проводиться експеримент і спостерігається корпускулярна поведінка, а інший експеримент виявляє вагому поведінку - все завдяки шансидаєфізикаквантовий.
Автор: Рафаель Хеллерброк
Вчитель фізики
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm
