Dvojnost valovnih delcev opisuje lastnosti fotoni in subatomske delce, da pokažejo lastnosti valov in delcev. Dvojnost valovnih delcev je pomemben del kvantne mehanike, saj ponuja način razlage, zakaj pojma "val" in "delec", ki delujeta v klasični mehaniki, ne zajemata vedenja kvant predmeti. Dvojna narava svetlobe je bila sprejeta po letu 1905, ko je Albert Einstein opisal svetlobo v smislu fotonov, ki razstavil lastnosti delcev, nato pa predstavil svoj znameniti članek o posebni relativnosti, v katerem je svetloba delovala kot polje valov.
Delci, ki kažejo dvojnost valovnih delcev
Dvojnost valovnih delcev je bila dokazana za fotone (svetlobo), elementarne delce, atome in molekule. Vendar imajo valovne lastnosti večjih delcev, kot so molekule, izjemno kratke valovne dolžine in jih je težko zaznati in izmeriti. Klasična mehanika na splošno zadostuje za opis vedenja makroskopskih entitet.
Dokazi za dvojnost valovnih delcev
Številni poskusi so potrdili dvojnost valovnih delcev, vendar je nekaj specifičnih zgodnjih poskusov, ki so končali razpravo o tem, ali svetlobo sestavljajo valovi ali delci:
Fotoelektrični učinek - Svetloba se obnaša kot delci
The fotoelektrični učinek je pojav, ko kovine oddajajo elektrone, ko so izpostavljene svetlobi. Obnašanje fotoelektroni klasične elektromagnetne teorije ni bilo mogoče razložiti. Heinrich Hertz je ugotovil, da je sijoča ultravijolična svetloba na elektrodah povečala njihovo sposobnost električnih iskric (1887). Einstein (1905) je razložil fotoelektrični učinek, ki izhaja iz svetlobe, ki se nahaja v diskretnih kvantiziranih zavitkih. Poskus Roberta Millikana (1921) je potrdil Einsteinov opis in pripeljal do tega, da je Einstein leta 1921 osvojil Nobelovo nagrado za "njegovo odkritje zakona fotoelektrični učinek "in Millikan je leta 1923 dobil Nobelovo nagrado za" svoje delo na osnovnem naboju električne energije in na fotoelektriki učinek ".
Davisson-Germerjev eksperiment - svetloba se obnaša kot valovi
Davisson-Germerjev eksperiment je potrdil hipotezo deBroglie in služil kot osnova za oblikovanje kvantne mehanike. V eksperimentu smo v bistvu uporabili Braggov zakon difrakcije na delcih. Eksperimentalni vakuumski aparat je izmeril energije elektrona, raztresene s površine segrete žice nitk, in pustil, da udarijo v površino kovine niklja. Elektronski žarek bi lahko zavrteli za merjenje učinka spremembe kota na razpršene elektrone. Raziskovalci so ugotovili, da je intenzivnost razpršenega žarka dosegla vrh pod določenimi koti. To kaže na obnašanje valov in ga je mogoče razložiti z uporabo Braggovega zakona na razmiku rešetke nikristalne kristale.
Eksperiment dvojnega reza Thomasa Younga
Young-ov eksperiment z dvojno režo je mogoče razložiti z dvojnostjo valovitih delcev. Oddana svetloba se kot elektromagnetni val odmika od svojega vira. Ko naletimo na režo, val preide skozi režo in se razdeli na dve valovni steni, ki se prekrivata. V trenutku udarca na zaslon se valovno polje "zruši" v eno samo točko in postane foton.