ド・ブロイの仮説は、古典物理学から量子力学に方向性を与える最も基本的な理論の 1 つです。これは、物質の二重性、つまり、物質が粒子と波の両方のように振る舞うことができることを表しています。波のように回折を伴う光線の現象は、この理論によって説明されます。
1924 年、ルイ・ド・ブロイという名前のフランスの物理学者が、粒子の波動性について提案しました。通常は粒子と考えられている電子が、状況によっては波のように振る舞うことが観察されました。
ド・ブロイの理論
粒子が波として機能する場合、それは波長と周波数を持っている必要があります。 De Broglie の理論によれば、非相対論的速度「v」で運動している静止質量「m」の自由粒子は、光子と同じように、その運動量 p=mv に関連する波長を持つ必要があります。式で表されます:
hp=hmv
ここで、λ =粒子のドブロイ波長
h=プランク定数
p=粒子の運動量
m=粒子の質量
v=粒子の速度
ド・ブロイ方程式の導出
アインシュタインの方程式によると –
E=mc …. (i)
ここで、E はエネルギー、m は質量、c は光速です (3 x 10 ms-1)
プランクの方程式は、量子エネルギー (E) が放射の周波数 (n) に正比例することを示しています。
E=hv =h c/ λ … (ii)
ここで、E =エネルギー、h =プランク定数、v =周波数 =c/ λ、λ =波長、c =光の速度。
動いている物体から放出されるエネルギーは、波の周波数に比例し、波長に反比例します。電磁放射 (EMR) の放出は、原子内の荷電粒子の加速によって発生します。簡単に言えば、原子が加速されると、EM 波の形でエネルギーを運ぶ基本的な量子粒子である光子を放射します。
式(i)のE=mc2の値を式(ii)に代入
mc2 =hc/ λ
(c は、一般的な粒子の速度 v に置き換えることができます)
mv2 =hv/ λ
λ =h/mv … (iii)
方程式 (iii) は、ド ブロイの関係または方程式として知られています。
ド・ブロイ波長の公式
ブロイ粒子の実験で波長が露出されるという事実には、いくつかの説明があります。ただし、これらの定義のすべてを数学的に表現できるわけではなく、実用的で正当な式を提供するわけでもありません。
粒子波:
試験中に粒子が他の粒子に刺激されたり、測定器と粒子が衝突したりすると、粒子に内部波が発生する可能性があります。これは、電波または固体粒子相互作用に関連する波、固体相互作用の重力モデルにおける重力などです。ローレンツ修正を使用すると、内部振動の波長を外部ビューアーによって波長に変換できます。統計はド・ブロイの波長式とブロイの波長分布速度を提供します:
cB =λB/TB =c2/v
ここで、TB =振動の周期
電子を持つ原子:
原子内の電子の移動は、原子核の周りで発生します。より大きなモデルでは、電子は円盤状の雲の形をしています。これは、発生するマグニチュードの力に等しいアクションの結果です:
1) 強い重力による原子核への電子の引力と、電子と原子核の電荷によるクーロン引力、
2) 荷電電子の排出、それが由来する物質、および
3) 中心力によって定義される、回転による原子核からの電子物質の移動。
原子内の電子原子がブロイ波の n を構成すると仮定すると、半径 r の円環と電子 L の角力の場合、次のことがわかります。
2πr =nλB
L =rp =nh/2π
λB =h/p
結論
ド・ブロイは彼の仮説の功績を認められたが、その証拠はなかった。 1927 年、クリントン J. デイヴィソンとレスター H. ガーマーは電子粒子を結晶ニッケルに吹き付けました。彼らが見たのは、結晶に対する電子のような波の分離でした。その同じ年、英国の物理学者ジョージ P. トムソンは薄い金属板に向かって電子を発射し、デイヴィソンとガーマーと同じ結果を彼に与えました。
