De Broglio hipotezėje teigiama, kad visa materija pasižymi bangoms būdingomis savybėmis ir susieja pastebėtą bangos ilgio materija įgauna pagreitį. Po Alberto Einšteinofotonų teorija tapo priimtinu, kilo klausimas, ar tai tinka tik šviesai, ar materialūs objektai taip pat elgėsi kaip bangos. Štai taip buvo sukurta De Broglie hipotezė.
De Broglie tezė
Savo 1923 m. (Arba 1924 m., Atsižvelgiant į šaltinį) daktaro disertacijoje prancūzų fizikas Luisas de Broglis pareiškė drąsų teiginį. Atsižvelgiant į Einšteino bangos ilgio ryšį lambda įsibėgėti p, de Broglie pasiūlė, kad šis ryšys nulems bet kurio santykio materijos bangos ilgį:
lambda = h / p
prisimink tai h yra Plancko konstanta
Šis bangos ilgis vadinamas de Broglio bangos ilgio. Priežastis, kodėl jis pasirinko energijos lygties impulsų lygtį, yra ta, kad su materija nebuvo aišku, ar E turėtų būti bendra energija, kinetinė energija arba bendra reliatyvistinė energija. Fotonai yra visi vienodi, bet ne materijai.
Vis dėlto darant prielaidą, kad impulsų santykis yra dažnis, buvo galima išvesti panašų de Broglie santykį
f panaudodamas kinetinę energiją Ek:f = Ek / h
Alternatyvios formuluotės
De Broglie santykiai kartais išreiškiami Dirako konstanta, h-baras = h / (2pi) ir kampinis dažnis w ir bangavimas k:
p = h-baras * kEk
= h-baras * w
Eksperimentinis patvirtinimas
1927 m. Fizikai Clintonas Davisonas ir Lesteris Germeris iš „Bell Labs“ atliko eksperimentą, kurio metu šaudė elektronus į kristalinį nikelio taikinį. Gautas difrakcijos modelis atitiko de Broglio bangos ilgio prognozes. De Broglie už savo teoriją gavo 1929 m. Nobelio premiją (pirmą kartą ji buvo paskirta už mokslų daktaro laipsnį). disertacija) ir Davisson / Germer kartu ją laimėjo 1937 m. už eksperimentinį elektronų difrakcijos atradimą (ir tuo įrodė de Broglie'io hipotezę).
Tolesni eksperimentai patvirtino, kad de Broglie hipotezė yra teisinga, įskaitant kvantinius variantus dvigubo plyšio eksperimentas. Diffrakcijos eksperimentai 1999 m. Patvirtino de Broglie bangos ilgį, kuris lemia tokių molekulių kaip sagtys, kurios yra sudėtingos molekulės, sudarytos iš 60 ar daugiau anglies atomų, elgesį.
De Broglie hipotezės reikšmė
De Broglie'io hipotezė parodė, kad bangos dalelių dvilypumas buvo ne tik nenormalus šviesos elgesys, bet ir pagrindinis principas, kurį atspindi tiek radiacija, tiek materija. Iš esmės tampa įmanoma panaudoti bangų lygtis apibūdinant medžiagos elgseną, jei deramai pritaikomas de Broglie bangos ilgis. Tai būtų labai svarbu plėtojant kvantinę mechaniką. Dabar tai yra neatsiejama atominės struktūros ir dalelių fizikos teorijos dalis.
Makroskopiniai objektai ir bangos ilgis
Nors de Broglie hipotezė numato bangos ilgį bet kokio dydžio medžiagai, yra realios ribos, kada tai naudinga. Į ąsotį išmesto beisbolo de Broglie bangos ilgis yra maždaug 20 dydžio mažesnis už protono skersmenį. Makroskopinio objekto bangų aspektai yra tokie maži, kad jų negalima pastebėti bet kokia prasme, nors ir įdomu muziejui.