סקירה כללית של השערת אורך גל של דה ברוגלי

ההשערה של דה-ברוגלי מציעה שכל החומר יציג תכונות דמויי-גל ומקשר בין הנצפים אורך גל החומר לתנופה שלו. לאחר של אלברט איינשטייןתורת הפוטונים התקבלה, השאלה נעשתה האם זה נכון רק לגבי אור או שמא גם עצמים חומריים הפגינו התנהגות דמוית גל. כך פותחה השערת דה ברולי.

בשנת 1923 (או 1924, תלוי במקור) עבודת הדוקטורט, הפיזיקאי הצרפתי לואי דה ברוגלי טענה טענה נועזת. בהתחשב ביחסי אורך הגל של איינשטיין למבה לתנופה עדה ברוגלי הציע שמערכת יחסים זו תקבע את אורך הגל של כל עניין במערכת היחסים:

למבה = ח / ע

זכור את זה ח הוא קבוע של פלאנק

אורך גל זה נקרא אורך הגל של דה ברוגלי. הסיבה שהוא בחר במשוואת המומנטום על פני משוואת האנרגיה היא שלא היה ברור, עם החומר, אם ה צריכה להיות אנרגיה כוללת, אנרגיה קינטית או אנרגיה רלטיבית מוחלטת. עבור פוטונים, כולם זהים, אך לא לצורך העניין.

עם זאת, בהנחה שמערכת היחסים במומנטום אפשרה לגזור את הקשר דה ברוגלי דומה לתדירות ו באמצעות האנרגיה הקינטית ה_k:

ו = ה_k / ח

מערכות היחסים של דה ברולי מתבטאות לפעמים במונחים של קבוע של דיראק, h-bar = ח / (2פאי), והתדר הזוויתי w ומספר גל k:

ע = h-bar * kE_k

= h-bar * w

בשנת 1927 ביצעו הפיזיקאים קלינטון דייוויסון ולסטר גרמר, ממעבדות בל, ניסוי בו ירה אלקטרונים לעבר יעד ניקל גבישי. דפוס ההפרדה שהתקבל התאים לתחזיות של אורך הגל של דה ברוגלי. דה ברוגלי קיבל את פרס נובל משנת 1929 על התיאוריה שלו (הפעם הראשונה שהוא הוענק אי פעם לתואר דוקטור. ודיוויסון / גרמר זכו בה במשותף בשנת 1937 בגילוי ניסיוני של דיפרקציה אלקטרונית (וכך הוכחת ההשערה של דה ברולי).

ניסויים נוספים טענו כי ההשערה של דה ברוגלי נכונה, כולל גרסאות הקוונטים של ה- ניסוי חריץ כפול. ניסויי דיפרקציה בשנת 1999 אישרו את אורך הגל של דה ברוגלי להתנהגות מולקולות גדולות כמו כדורי באקי, שהם מולקולות מורכבות המורכבות מ -60 אטומי פחמן או יותר.

ההשערה של דה-ברוגלי הראתה כי הדואליות של חלקיקי הגל אינה רק התנהגות סוטה של ​​אור, אלא הייתה עיקרון בסיסי שהוצג הן על ידי קרינה והן של חומר. ככאלה, ניתן להשתמש במשוואות גלים לתיאור התנהגות חומרית, כל עוד ניתן להחיל כראוי את אורך הגל של דה ברוגלי. זה יתברר מכריע להתפתחות מכניקת הקוונטים. זהו כיום חלק בלתי נפרד מתורת המבנה האטומי ופיזיקת החלקיקים.

אף על פי שההשערה של דה ברוגלי מנבאת אורך גל לחומרים בכל גודל, ישנם מגבלות ריאליות למתי זה מועיל. לבייסבול שנזרק על כד יש אורך גל של דה ברוגלי שהוא קטן יותר מקוטר הפרוטון בכ 20- סדר גודל. היבטי הגל של אובייקט מקרוסקופי הם זעירים עד כדי כך שלא ניתן יהיה להבחין בהם במובן שימושי כלשהו, ​​אם כי מעניין למחוק אותם.