Hipoteza De Broglie predlaga, da ima vsa materija valovne lastnosti in povezuje opaženo valovna dolžina materije do njenega zagona. Po tem Alberta Einsteinafotonska teorija postalo sprejeto, postalo se je vprašanje, ali to velja samo za svetlobo ali pa so materialni predmeti kazali tudi vedenje, podobno valovanju. Tu je razvita hipoteza De Broglie.
De Brogliejeva teza
Francoski fizik je leta 1923 (ali 1924, odvisno od vira) doktorsko disertacijo Louis de Broglie podala drzno trditev. Glede na Einsteinovo razmerje valovne dolžine lambda zagon str, de Broglie je predlagal, da bi ta odnos določil valovno dolžino katere koli zadeve v odnosu:
lambda = h / str
spomni se tega h je Planckova stalnica
Ta valovna dolžina se imenuje de Broglieva valovna dolžina. Razlog, da je izbral enačbo trenutka nad enačbo energije, je ta, da glede na zadevo ni jasno, ali E naj bo celotna energija, kinetična energija ali celotna relativistična energija. Za fotone so vsi enaki, toda ne tako za materijo.
Ob predpostavki, da je zagon razmerje, je mogoče določiti pogostost podobnega razmerja de Broglie za pogostost
f z uporabo kinetične energije Ek:f = Ek / h
Nadomestne formulacije
De Broglieva razmerja se včasih izrazijo v Dirakovi stalnici oz. h-bar = h / (2pi) in kotno frekvenco w in valovno število k:
str = h-bar * kEk
= h-bar * w
Eksperimentalna potrditev
Leta 1927 sta fizika Clinton Davisson in Lester Germer iz podjetja Bell Labs izvedla eksperiment, v katerem sta izstrelila elektrone v kristalno tarčo niklja. Nastali difrakcijski vzorec je ustrezal napovedim de Broglieve valovne dolžine. De Broglie je leta 1929 prejel Nobelovo nagrado za svojo teorijo (prvič je bil kdaj podeljen za doktorat. tezo) in Davisson / Germer sta ga skupaj osvojila leta 1937 za eksperimentalno odkrivanje elektronske difrakcije (in s tem tudi za dokazovanje de Broglieve hipoteze).
Nadaljnji eksperimenti so de Brogliejeve hipoteze resnični, vključno s kvantnimi različicami eksperiment z dvojno režo. Difrakcijski poskusi so leta 1999 potrdili de Broglievo valovno dolžino vedenja molekul, velikih kot buckyballs, ki so kompleksne molekule, sestavljene iz 60 ali več ogljikovih atomov.
Pomen hipoteze de Broglie
Hipoteza de Broglie je pokazala, da dvojnost valovnih delcev ni zgolj odklonilno vedenje svetlobe, ampak je temeljno načelo, ki ga kažeta sevanje in materija. Tako je mogoče uporabiti valovne enačbe za opis materialnega vedenja, če pravilno uporabljamo de Broglievo valovno dolžino. To bi se izkazalo za ključno za razvoj kvantne mehanike. Zdaj je sestavni del teorije atomske strukture in fizike delcev.
Makroskopski predmeti in valovna dolžina
Čeprav de Brogliejeva hipoteza napoveduje valovne dolžine za zadevo katere koli velikosti, obstajajo realne omejitve, kdaj je to koristno. Baseball, vržen na vrč, ima valovno dolžino de Broglieja, ki je manjša od premera protona za približno 20 vrstni red. Valovni vidiki makroskopskega predmeta so tako drobni, da jih ni mogoče opaziti v nobenem koristnem smislu, čeprav je zanimivo za razmišljanje.