ド・ブロイ波または物質波は、波のような挙動を示しながら時間または空間で変化する物質の特性を指します。フランスの物理学者ルイ・ド・ブロイにちなんで名付けられました。 1924年、ルイ・ド・ブロイは初めて電子が波のような性質を持つことを提案し、すべての物質は波に似た性質を示すと述べました。
たとえば、水の波や光のビームの回折は、電子のビームの回折に似ています。
私たちの日常生活にある物体は、電子に比べてはるかに短い計算波長を持っています。したがって、これらのオブジェクトの波動特性は検出されていません。したがって、日常のオブジェクトは粒子の動作のみを示します。ド・ブロイ波は通常、素粒子の領域でのみ適用できます。ド・ブロイ波は、物質の粒子特性をその波動特性に結合します。ド・ブロイ波は、量子物理学の基礎を形成します。
ド・ブロイ波長
ド・ブロイ波長 λ（特定の質量を持つ粒子の場合）は、次の方程式のプランク定数 h を通じて運動量 p に関連付けられます。
λ=h/p =h/mv
上記の式によると、ドブロイ波長は運動量に反比例します。
ド・ブロイ波長の導出
質量のある粒子の波長は、光子と比較して計算されます。次のとおりです。
プランクの量子論によると、光子のエネルギーは波のような性質を示しますが、そのエネルギーは
E =hv
(i) ここで、v は波の周波数、h はプランク定数です。
一方、アインシュタインの方程式によれば、光子が粒子の性質を持っていると仮定すると、そのエネルギーは
E =mc2
(ii) ここで、m は光子の質量、c は光速です。
式 (i) と (ii) から、
hν =mc2
しかし ν =c / λ
h * c / λ =mc2
または λ =h / mc
ド・ブロイによると、この方程式はあらゆる粒子に適用されます。
光子の速度 c を粒子の速度 v に置き換え、光子の質量を粒子の質量に置き換えると、電子などの任意の粒子について、ド ブロイ波長を次のように表すことができます。として
λ =h / mv または λ =h / p
ここで、mv は粒子の運動量 p です。
ド・ブロイ波は閉ループに存在します。
閉じたループの周りでは、ド・ブロイ波が電子に関連付けられ、原子核を一周します。それらは、閉じたループの周りに均等に収まる定在波としてのみ存在できます。これが、利用可能な他の状態の中で、原子内の電子が特定の構成または状態を持っている理由です。
結論
物質波は量子物理学の基礎を形成します。それらは、この宇宙のすべてが波動と粒子の両方の性質を示すという事実に基づいています。この概念は、1924 年にフランスの物理学者ルイ・ド・ブロイによって初めて提唱されました。したがって、物質波はド・ブロイ波とも呼ばれます。それらは、粒子の性質を物質の波の性質と関連付けるのに役立ちます。ド・ブロイ波長は、次の関係で表されます。
λ=h/p =h/mv
このド・ブロイ波長は、質量のある粒子、つまり質量のない粒子ではなく特定の質量を持つ粒子に対してのみ計算されます。質量のある粒子のド・ブロイ波長は、光子と比較することで計算できます。ド・ブロイ波は、素粒子の領域でのみ適用できます。これは、日常の物体の波長が小さすぎて検出できないためです。
