Хипотезата на De Broglie предлага, че цялата материя проявява вълнообразни свойства и свързва наблюдаваното дължина на вълната на материята до нейния инерция. След Алберт Айнщайнфотонна теория стана прието, стана въпросът дали това е вярно само за светлината или дали материалните предмети също проявяват подобно на вълна поведение. Ето как е разработена хипотезата на Де Бройл.
Тезата на Де Бройли
В своята докторска дисертация от 1923 г. (или 1924 г., в зависимост от източника), френският физик Луи дьо Бройл направи смело твърдение. Като се има предвид връзката на Айнщайн с дължина на вълната ламбда до инерция р, дьо Бройли предложи тази връзка да определи дължината на вълната на всеки въпрос във връзката:
ламбда = з / р
припомнете си това з е константа на Планк
Тази дължина на вълната се нарича дължина на вълната de Broglie. Причината той да е избрал уравнението на инерцията над уравнението на енергията е, че по въпроса не е ясно дали E трябва да бъде обща енергия, кинетична енергия или обща релативистка енергия. За фотоните те са еднакви, но не толкова за материята.
Ако приемем, че импулсната връзка, обаче, позволява извличането на подобна връзка де Брой по честота е използвайки кинетичната енергия Eк:
е = Eк / з
Алтернативни състави
Връзките на Де Бройли понякога се изразяват по отношение на постоянството на Дирак, т.е. з-бар = з / (2пи) и ъгловата честота w и вълнообразен брой к:
р = з-бар * Keк
= з-бар * w
Експериментално потвърждение
През 1927 г. физиците Клинтън Дейвисън и Лестър Гермер от Bell Labs провеждат експеримент, при който изстрелват електрони по кристална мишена на никел. Полученият модел на дифракция съответства на прогнозите за дължината на вълната на де Бройл. Де Бройли получи Нобеловата награда за теорията си през 1929 г. (за първи път тя е присъдена някога за доктор на науките). теза) и Дейвисън / Гермер заедно го спечелиха през 1937 г. за експерименталното откриване на електронна дифракция (и по този начин доказването на хипотезата на Дьо Брой).
По-нататъшните експерименти поддържат хипотезата на Дьо Бройли за вярна, включително квантовите варианти на експеримент с двойна цепка. Дифракционните експерименти през 1999 г. потвърждават дължината на вълната на де Бройли за поведението на молекули, големи като букиболи, които са сложни молекули, съставени от 60 или повече въглеродни атома.
Значение на хипотезата на Де Бройл
Хипотезата на Де Бройл показа, че двойствеността на вълновите частици не е просто отклоняващо се поведение на светлината, а по-скоро е основен принцип, проявен както от излъчването, така и от материята. По този начин става възможно да се използват вълнови уравнения за описание на материалното поведение, стига човек правилно да приложи дължината на вълната де Бройл. Това би се оказало решаващо за развитието на квантовата механика. Сега тя е неразделна част от теорията за атомната структура и физиката на частиците.
Макроскопични обекти и дължина на вълната
Въпреки че хипотезата на Дьо Бройли предвижда дължини на вълните за материя от всякакъв размер, има реалистични ограничения за това, когато е полезно. Бейзболът, хвърлен в стомна, има дължина на вълната на де Бройл, която е по-малка от диаметъра на протона с около 20 порядъка. Вълновите аспекти на макроскопичния обект са толкова малки, че не се наблюдават във всеки полезен смисъл, макар и интересни за размисъл.