物質の二重性質の説明
波と物質の概念はよく知られています。一定の質量を持ち、一定の空間を占めるものはすべて物質であり、時間と空間の局在化なしにエネルギーを運ぶものは波と呼ばれます。どちらもある場所から別の場所へ運動量とエネルギーを運ぶことができるため、それらの間で二重の性質を共有しています。それは、特に 20 世紀の科学の発展において革命的な役割を果たしている、物質の二重性に関する理論の誕生につながりました。
物質の二面性
過去に、多くの科学者は、光の性質に関していくつかの矛盾が発生したときに、観察を破棄または変更しました。アインシュタインは、光の量子が何であるかを見つけることができなかったと述べて、彼の欲求不満を示しました.伝播中にエネルギーを運ぶため波と見なす人もいれば、時間と空間に関して局所化された物質の小さな濃度であるため、物質と見なす人もいます.これらの不一致により、波として、または物質として、光をどこに配置するかなど、光の性質に疑問を抱くようになりました.
物質の二重挙動
光を物質と考えると回折、偏光、干渉という現象が当てはまり、物質として見ると光電効果や黒体放射という現象が当てはまります。したがって、光が物質と相互作用するとき、それは粒子として振る舞い、ある場所から別の場所に伝播するとき、それは波として振る舞うと結論付けられました.これらの光の行動パターンを観察しなければ、科学者が物質と波動の分野で新しい概念を発見することはできません.
放射線の二重性
放射線は、空間に保持されている場合、ある点から別の点に遷移できるエネルギーの形に他なりません。粒子状放射線が物質だけでなく、波動の性質と機能を併せ持つ多くの種類に分類されます。このタイプの放射線は、不安定な原子が何らかの要因で崩壊するときに生成されます。
古典物理学では、粒子と波動は別の実体として扱われます。しかし、量子論によれば、放射線は、ある時は波として振る舞い、他の時は粒子として振る舞うように切り替えることができるため、二重の性質を持っています。
物質の二重性質の説明
フランスの科学者ルイ・ド・ブロイ (ルイ・ド・ブロイと発音) は 1924 年に、光のような放射線が時々粒子として作用できるなら、その逆もまた電子に適用できるはずであるという彼の理論を提案しました。彼の仮説によると、陽子、電子、中性子などのすべての物質は波の性質に関連付けられており、彼はそれらを物質波と呼びました。その後、Davisson と Germer の実験により、物質波の仮説が実験的に証明されました。この実験から、粒子のドブロイ波長は次の式で計算できると結論付けられました:λ =1.67 Å̊̊
ド・ブロイ・ボーム方程式では、光の波動性が粒子性を支配し、ほとんどの場合消滅すると結論付けられました。光が散乱する理由を説明します。
放射線と物質の公式の二重性
周波数を持つ光子（光波）の運動量は、次のように表すことができます。
p =h/λ (c =vλ から導出)
また、運動量に関しては、同じことが λ =h/p として表すことができます
De-Broglie は、上記の方程式を、粒子に適用できる完全に一般的な方程式と見なしました。
彼は、粒子が速度 v で移動し、質量が m の場合、その波長は次のように表すことができると結論付けました。
λ =h/mv =h/p
この方程式は、ドブロイ波長方程式または物質波の方程式と呼ばれます。ここで、h は 6.62607004 × 10-34 m² kg / s の値を持つプランク定数を表し、p は質量と速度の積である粒子の運動量であり、λ は波長です。
結論
多くの実験と観察の後、私たちは最終的に光が粒子と波の両方の性質を示すという結論に達しました。このように、発明とレポートは、光と放射線のように存在していた不一致を解決します。また、粒子、波、および世界のあらゆる活動の速度を比較する光の現象をよりよく理解するのにも役立ちます.
