電子波は、電子の波動性を代表するものです。電子ビームが二重スリットを通過し、スリットの開口部の後ろに配置されたスクリーンに当たると、干渉パターンが形成されました。それは明るいストリップと暗いストリップで構成されていました。これはトーマス・ヤングによって行われ、（陰極線実験で観察されたたわみのために）単なる粒子と見なされていた電子も波動性を持っていることが証明されました。この電子の波動性から電子波という言葉が生まれ、電子の持つ波動性を表しています。粒子と波の性質はあらゆる物質に存在します。その場合は;ただし、質量支配の増加/減少に伴い、性質は変化します。
詳細に議論する前に、電子の波動関数と電子の波動性質の理解を深めることができるいくつかの重要な定義と定理を見てみましょう.
いくつかの基本的な定義と特徴:
電子波動関数:電子の物理的状態は、一般に電子波動関数によって記述されます。電子は決定論的な連続運動を持っていません。代わりに、不連続です。波動関数は、特定の空間で電子を見つける確率密度を提供する複雑な数学的関係で構成される数値パラメーターです。これは、電子の波動性が説明されている場合にのみ視覚化できる、動きのランダム性の指標です。
不確実性原理:ハイゼンベルグの不確実性原理は、粒子のパラメーターまたは変数を測定する場合、二重性質の存在により測定に固有の不確実性があることを予測する画期的なモデルです。これは、特定の性質の支配に関係なく当てはまります。この原理を物体の位置 (波の性質) と運動量 (粒子の性質) に拡張すると、この原理は、ある性質をより正確に測定すると、他の性質の測定はより不確実になると述べています。
これは、私たちの直観や肉眼による一般的な観察に反しており、すべての変数は、十分に優れた機器を使用する場合にのみ正確に測定されると考えられます。ハイゼンベルグによって与えられた不確定性原理は、基本的な理論であり、限界を知らせる数学的関係です。さまざまな量子変数を一度に正確に測定することはできません。これは、ニュートン物理学との直接的な違いです。そして、この関係は位置や勢いを超えて存在します。それはエネルギーと時間にも及びます。
ハイゼンベルクはまた、次のような数学的関係を定式化しました。 Δx ≥h4π
ここで、Δはパラメータの不確実性を表し、hはプランク定数と呼ばれます
ド・ブロイ波長:量子力学の出現により、私たちの通常の生活にも二重性が存在することが確立されました。オブジェクトのサイズ（特に質量）の増加による粒子の性質の存在または支配が最小限であるため、私たちはそれを観察しません。しかし、支配は他の性質が存在しないことを証明するものではありません。したがって、すべての粒子には波の性質が関連付けられています。ド ブロイは、波長と運動量の関係を数学的に定義した人物です。 λ=HP
ここで、λ は波長、h はプランク定数、p は運動量です。
吸収と放出
吸収:軌道上の電子が光子の形でエネルギーを吸収すると、励起されてより高いエネルギー準位になります。これは、もともと電子を励起するために使用された光のスペクトル シグネチャの欠落という形で測定されます。余分なエネルギーは電子の確率密度も変化させ、不連続な動きに影響を与えます。
放出:軌道上の電子が光子の形でエネルギーを放出すると、脱励起されてから、より低いエネルギー準位になります。これは、さまざまな可視光およびそれを超えて見られる光のスペクトル シグネチャの形で測定されます。エネルギー損失は電子の確率密度も変化させ、それによって不連続運動に影響を与えます。
電波の応用
電子波、または一般的な波の研究は、自然と宇宙の起源に関する私たちの理解を大きく変えました。それに続く励起と放出は、遠く離れた星、小惑星、さらには銀河の元素構成を概念化するのに役立ちます。天文学者は、星や小惑星からの光スペクトルの尺度を使用して、元素の構成を決定します。それぞれの元素は、特定の波長の光を発する性質を持っています。したがって、天文学者は現在のスペクトルと欠落しているスペクトルを特定することができ、それによってその特定の星の元素構成が明らかになります。銀河の速度を決定するのにも役立ちます。不確実性原理に基づいて開発された機器は、観測値の非常に正確で高感度な数値マッピングを提供します。これは、科学者がロボット工学と人工知能の開発に貢献する神経経路に影響を与えるのに役立ちました。これにより、生存の可能性が拡大し、種が多様化します。
太陽は、可視スペクトルで見ることができるさまざまな波長の放射を放出します。太陽から放出される放射線は大気を透過し、陸地や海を暖めます。暖かい土地はまた、より長い波長で熱を放射します。二酸化炭素は、太陽の赤外線を吸収する赤外線の波長に対応するエネルギー レベルを持っています。したがって、それはまた、大気を加熱する赤外線波長をあらゆる方向に放出します。大気圏外より大気圏に放出される放射線の方が多い。これが温室効果と地表温度上昇の理由です。
結論
ニュートンの決定論的宇宙のアイデアは、電子の波動特性の発見によって致命的な打撃を受けました。すべての粒子の正確な位置と速度を測定できるという考えは、崩壊しました。これはまた、非常に強力でシンプルな機器を使用して宇宙の全歴史を計算できるという考えの排除にもつながりました.ハイゼンベルグは、複数の変数を正確に測定できないことを明確に確立しました。未来は決まった現実ではなく、不連続な動きから秩序を形成するランダム性の結果です。これは、特に宇宙の探査に関連して、私たちの測定能力に大きな影響を与えました.
