フランスの物理学者であるルイ・ド・ブロイは、1923 年に原子構造の理論を説明しました。ド・ブロイは、一連の選択肢を使用して、粒子が波の特性を保持すると仮定しました。数年後、ド・ブロイの仮説は、スリットを通して電子と光線を発射する科学者によって再確認されました。科学者たちは、電子の流れが光と同じように作用することを発見し、ド・ブロイが正しいことを証明しました.
ド・ブロイ方程式は、物質が光や放射のように波として振る舞うことができ、波や粒子として振る舞うことができると述べています。この方程式は、光のビームと同じように、電子のビームも放出できることをさらに説明しています。本質的に、ド・ブロイ方程式は、波長を持つ物質のアイデアを理解するのに役立ちます.
したがって、微視的な粒子であろうと巨視的な粒子であろうと、すべての移動する粒子を見ると、波長があります。
ド・ブロイ関係
ド・ブロイ関係 は、物質の波動特性を定義するために頻繁に使用される方程式の 1 つです。電子の波の性質を定義します。
電磁波は、粒子と波動（周波数波長で表される）の二重性を示します。電子としての微細な粒子も、この二重の性質を持つことが証明されました。
ルイ・ド・ブロイは論文の中で、微視的であろうと巨視的であろうと、動く粒子は波の性質に関連するだろうとアドバイスしました.したがって、それは「物質の波」と呼ばれました。彼はさらに、粒子が波として振る舞わなければならない場合、粒子の速度と運動量の波長との関係を示唆しました.
しかし、物質の粒子と波の性質は、単一の実験で両方の特性の存在を証明することができなかったため、対照的に見えました。これは、通常、すべての実験は何らかの原則に依存しており、原則に関連する結果はその実験にのみ反映され、他の実験には反映されないためです。
ただし、問題を完全に理解または説明するには、両方のプロパティが必要です。したがって、粒子と物質の波の性質は相互に依存しています。ただし、これらの両方が同時に存在する必要はありません。
ド・ブロイ関係の重要性
ド・ブロイ関係の重要性 電子のような微視的で基本的な粒子に対してより有用であるということです.
ド・ブロイの方程式は、波長を持つ物質の概念を理解するのに役立ちます。したがって、微視的であろうと巨視的であろうと、すべての移動する粒子を見ると、波長があります。巨視的な物体では、物質の波の性質が検出されたり、目に見えたりします。
ド・ブロイは、物質粒子の波長 (λ) と運動量 (p) の間の次の関係を示しました。
λ=h/mv =h/p
どこで、
λ =波長、
p =運動量
重要事項
- 電子ビームが波の特徴的な現象である回折を通過することが判明したとき、ド ブロイの予測は実験的に証明されました。
- 動いているすべての物体には波の特徴があります。通常の天体に対応する波長は (質量が大きいため) 非常に短いため、波動特性を検出できません。
ド・ブロイの関係を導き出す
周波数の光の光子に対するアインシュタインの質量エネルギー関係式があります。
E =パソコン
どこで、
E =エネルギー
p =モメンタム
c =光速
光は、干渉や回折などを受けると波として振る舞い、マクスウェルの方程式によって完全に記述されます。しかし、その後、電磁放射の波動性は、黒体放射や光電効果などに巻き込まれると疑問視されます。光の粒子のような性質。このような光子のエネルギーと運動量は、
プランクの光の波動の方程式から、次のように書くことができます:
E =hν=hc/λ
どこ
h=プランク定数
E=エネルギー
c=光速
さて、de-Broglie によれば、これらのエネルギーは両方とも等しいはずです
hc/λ =pc
λ =h/p
De Broglie は、上記の方程式は物質粒子と光子に適用される一般的なものであるとアドバイスしました。質量が m で速度が v の粒子の運動量は p=mv なので、ドブロイ波長は次のようになります。
λ =h/mv
欠点
電子、陽子、中性子などの微細な粒子に適用できます。それでも、大きなサイズのオブジェクトの場合は、質量が大きくなり、波長が短くなるため、測定が容易ではないため失敗します.
結論
ド・ブロイは、ほとんどの粒子は重すぎて波動特性を観測できないと結論付けました。ただし、物体の質量が非常に小さい場合、波動特性は実験的に説明できます。ド・ブロイは、電子の質量は粒子と波動の両方の性質を表すのに十分小さいと予想しました。すべての物質は波のような振る舞いをします。たとえば、電子ビームは、光ビームや水波と同じように放出できます。
しかし、ほとんどの場合、波長は短すぎて、日常の活動に実際的な影響を与えることはできません。したがって、私たちの日常生活では、テニス ボールや人の大きさの物体を扱う場合、物質波は関係ありません。ド・ブロイ方程式は、自由粒子の波長 λ と運動量 p、周波数 f、および全エネルギー E との関係も記述します。
