Franse natuurkundige Louis de Broglie won de Nobelprijs in 1929 voor baanbrekend werk in de kwantummechanica. Zijn werk om wiskundig te laten zien hoe subatomaire deeltjes sommige golfeigenschappen delen, werd later door experiment bewezen correct.
Wave-Particle Duality

Van deeltjes die zowel golf- als deeltjeseigenschappen vertonen wordt gezegd dat ze golfdeeltjes hebben dualiteit
. Dit natuurlijke fenomeen werd voor het eerst waargenomen bij elektromagnetische straling of licht, dat kan worden omschreven als een elektromagnetische golf of een deeltje dat bekend staat als het foton.

Bij het werken als een golf volgt licht dezelfde regels als andere golven in de natuur. In een experiment met dubbele spleet vertonen de resulterende patronen van golfinterferentie bijvoorbeeld de golfkarakter van het licht.

In andere situaties vertoont licht deeltjesachtig gedrag, zoals bij het observeren van het foto-elektrisch effect of Compton-verstrooiing. In deze gevallen lijken fotonen in discrete pakketten kinetische energie te bewegen volgens dezelfde bewegingsregels als elk ander deeltje (hoewel fotonen massaloos zijn).
Materiegolven en de de Broglie Hypothese

De de Broglie hypothese is het idee dat materie (alles met massa) ook golfachtige eigenschappen kan vertonen. Bovendien zijn deze resulterende materiegolven centraal in een kwantummechanisch begrip van de wereld - zonder hen zouden wetenschappers de natuur niet op de kleinste schaal kunnen beschrijven.

De golfkarakter van materie is dus het meest merkbaar in kwantumtheorie, bijvoorbeeld bij het bestuderen van het gedrag van elektronen. De Broglie was in staat om wiskundig te bepalen wat de golflengte van een elektron zou moeten zijn door de massa-energie-equivalentievergelijking van Albert Einstein (E \u003d mc ^{2) te verbinden met de vergelijking van Planck (E \u003d hf), de golfsnelheidsvergelijking (v \u003d λf ) en momentum in een reeks substituties.}

De eerste twee vergelijkingen gelijk aan elkaar instellen in de veronderstelling dat deeltjes en hun golfvormen gelijke energieën zouden hebben:
E \u003d mc ^ 2 \u003d hf

(waar E
energie is, m
is massa en c
is de snelheid van het licht in een vacuüm, h
is de constante van Planck en f
is frequentie).

Omdat massieve deeltjes niet met de snelheid van het licht reizen, vervangen ze c
door de snelheid van het deeltje v
:
mv ^ 2 \u003d hf

Vervolgens wordt f
vervangen door v /λ
(uit de vergelijking van de golfsnelheid, waarbij λ
[ , 3, [[lambda] is golflengte), en vereenvoudigend:
\\ lambda \u003d \\ frac {h} {mv}

Ten slotte, omdat momentum p
gelijk is aan massa m
maal snelheid v:

\\ lambda \u003d \\ frac {h} {p}

Dit staat bekend als de de Broglie-vergelijking. Zoals bij elke golflengte, is de standaard maateenheid voor de de Broglie golflengte meters (m).
de Broglie golflengte berekeningen

Tips