De Broglie hipotezi, tüm maddelerin dalga benzeri özellikler sergilediğini ve gözlenen dalga boyu maddenin momentumuna Sonra Albert Einstein'ınfoton teorisi kabul edildi, soru bunun sadece ışık için geçerli olup olmadığı veya maddi nesnelerin de dalga benzeri davranış sergileyip sergilemediği oldu. De Broglie hipotezi şu şekilde geliştirildi.
De Broglie'nin Tezi
1923'te (veya kaynağa bağlı olarak 1924'te) doktora tezinde Fransız fizikçi Louis de Broglie cesur bir iddiada bulundu. Einstein'ın dalga boyu ilişkisini göz önünde bulundurmak lambda momentuma pde Broglie, ilişkinin herhangi bir maddenin dalga boyunu belirleyeceğini öne sürdü:
lambda = h / p
hatırlamak h Planck'ın sabiti
Bu dalga boyuna de Broglie dalga boyu. Momentum denklemini enerji denklemi üzerinden seçmesinin nedeni, madde ile ilgili, E toplam enerji, kinetik enerji veya toplam göreceli enerji olmalıdır. Fotonlar için hepsi aynıdır, ancak madde için öyle değildir.
Bununla birlikte, momentum ilişkisinin varsayılması, frekans için benzer bir de Broglie ilişkisinin türetilmesine izin verdi. f kinetik enerjiyi kullanma Ek:
f = Ek / h
Alternatif Formülasyonlar
De Broglie'nin ilişkileri bazen Dirac'ın sabiti olarak ifade edilir, h-çubuk = h / (2pi sayısı) ve açısal frekans w ve dalga sayısı k:
p = h-çubuk * kEk
= h-çubuk * w
Deneysel Onay
1927'de Bell Labs'tan fizikçiler Clinton Davisson ve Lester Germer, kristalin nikel hedefine elektron ateşledikleri bir deney yaptılar. Elde edilen kırınım paterni de Broglie dalga boyunun tahminleriyle eşleşti. De Broglie, teorisi için 1929 Nobel Ödülü'nü aldı (ilk kez bir doktora derecesi verildi. tez) ve Davisson / Germer 1937'de elektron kırınımının deneysel keşfi (ve böylece de Broglie'nin hipotezini kanıtlamak) için ortaklaşa kazandı.
Diğer deneyler, de Broglie'nin hipotezini doğru kıldı; çift yarık deneyi. 1999'daki kırınım deneyleri, 60 veya daha fazla karbon atomundan oluşan karmaşık moleküller olan buckyballs kadar büyük moleküllerin davranışı için de Broglie dalga boyunu doğruladı.
De Broglie Hipotezinin Önemi
De Broglie hipotezi, dalga-parçacık ikililiğinin sadece anormal bir ışık davranışı olmadığını, hem radyasyon hem de madde tarafından sergilenen temel bir ilke olduğunu gösterdi. Bu şekilde, de Broglie dalga boyunu düzgün bir şekilde uyguladığı sürece, malzeme davranışını tanımlamak için dalga denklemlerini kullanmak mümkün hale gelir. Bu, kuantum mekaniğinin gelişimi için çok önemli olacaktır. Artık atom yapısı ve parçacık fiziği teorisinin ayrılmaz bir parçasıdır.
Makroskopik Nesneler ve Dalga Boyu
De Broglie'nin hipotezi, herhangi bir boyuttaki madde için dalga boylarını öngörmesine rağmen, yararlı olduğu durumlarda gerçekçi sınırlar vardır. Bir sürahi içine atılan bir beyzbol topu, bir protonun çapından yaklaşık 20 derecelik daha küçük bir de Broglie dalga boyuna sahiptir. Makroskopik bir nesnenin dalga yönleri, ilham almak ilginç olsa da, herhangi bir yararlı anlamda gözlemlenemeyecek kadar küçüktür.