הגדרת הדואליות של חלקיקי הגל

כפילות של חלקיקי הגל מתארת ​​את המאפיינים של פוטונים וחלקיקים תת-אטומיים כדי להציג תכונות של גלים וחלקיקים כאחד. הדואליות של חלקיקי הגלים היא חלק חשוב במכניקת הקוונטים שכן היא מציעה דרך להסביר מדוע מושגים של "גל" ו"חלקיק ", העובדים במכניקה קלאסית, אינם מכסים את התנהגותם של קוונטית חפצים. אופיו הכפול של האור זכה לקבלה לאחר 1905, כאשר אלברט איינשטיין תיאר אור במונחים של פוטונים, אשר הציג תכונות של חלקיקים ואז הציג את העיתון המפורסם שלו על תורת היחסות המיוחדת, שבה האור שימש כשדה של גלים.

הוכח כפילות בחלקיקי הגל עבור פוטונים (אור), חלקיקים יסודיים, אטומים ומולקולות. עם זאת, לתכונות הגל של חלקיקים גדולים יותר, כמו מולקולות, יש אורכי גל קצרים ביותר וקשה לזהות ולמדוד אותם. מכניקה קלאסית בדרך כלל מספיקה לתיאור התנהגותם של ישויות מקרוסקופיות.

מספר ניסויים אימתו את הכפילות של חלקיקי הגל, אך ישנם כמה ניסויים מוקדמים ספציפיים שהסתיימו את הוויכוח אם האור מורכב מגלים או מחלקיקים:

אפקט פוטואלקטרי - אור מתנהג כחלקיקים

ה אפקט פוטואלקטרי היא התופעה בה מתכות פולטות אלקטרונים כאשר הן נחשפות לאור. התנהגות של

ניסוי דייוויסון-גרמר - אור מתנהג כגלים

הניסוי של דייוויסון-גרמר אישר את השערת דה ברוגלי ושימש בסיס לגיבוש מכניקת הקוונטים. הניסוי יישם למעשה את חוק בראג 'של דיפרקציה על חלקיקים. מנגנון הוואקום הניסיוני נמדד את אנרגיות האלקטרונים המפוזרות משטח חוט תיל מחומם ואיפשר לפגוע במשטח מתכת ניקל. ניתן לסובב את קרן האלקטרונים כדי למדוד את ההשפעה של שינוי הזווית על האלקטרונים המפוזרים. החוקרים מצאו כי עוצמת הקורה המפוזרת הגיעה לשיאה בזוויות מסוימות. זה הצביע על התנהגות גלים וניתן היה להסביר זאת על ידי החלת חוק בראג על מרווח הסריג של קריסטל ניקל.

הניסוי הכפול סדק של תומאס יאנג

ניתן להסביר את הניסוי הכפול של החריץ של יאנג בעזרת כפילות חלקיקי הגל. אור שנפלט מתרחק ממקורו כגל אלקטרומגנטי. במפגש עם חריץ, הגל עובר דרך החריץ ומתחלק לשתי חזיתות גל, החופפות זו בזו. ברגע ההשפעה על המסך, שדה הגל "קורס" לנקודה אחת והופך לפוטון.