Golfpartikel Dualiteit Prinsipe

Met die ontwikkeling van die Fototoestand, Crompton se toestand en die Bohr se atoommodel, het die idee dat lig of in werklikheid stralings in die algemeen, bestaan uit deeltjies of diskrete Kwanta, steeds meer aanvaarding begin kry. Echter, die goed gevestigde Huygens se Prinsipe en die resultate van Young se dubbele sleufeksperiment het dit duidelik gemaak dat lig 'n golf is en nie 'n stroom deeltjies nie.

Die opvallende interferensiepatroon wat waargeneem is deur lig te laat deur dubbele sleuves gaan, was beslis 'n resultaat van die golfkarakter van lig. Dit het weer die kontroversie oor die aard van lig doen herleef. In 1704 het Newton ook die deeltjieaard van lig voorgestel deur sy korpuskulêre teorie.

Geen van die twee teorieë was voldoende om al die verskynsels verband houdende met lig te verduidelik. Daarom het wetenskaplikes begin aflei dat lig sowel 'n golf- as 'n deeltjieaard het. In 1924 het 'n Franse fisikus, Louis de Broglie, 'n teorie voorgestel. Hy het voorgestel dat alle deeltjies in hierdie heelal ook 'n golfkarakter het, dit wil sê, alles in hierdie wêreld, of dit nou 'n klein foton of 'n groot olifant is, het 'n gepaardgaande golf, dit is 'n ander saak of die golfkarakter opvalbaar is of nie. Hy het 'n golfvlak aan elke materie met massa m en impuls p toegewys as

Waar, h is Planck se konstante en p = mv, v is die snelheid van die liggaam.

Dus, as gevolg van die groot massa van 'n olifant, het dit 'n baie beduidende impuls en dus 'n baie klein golfvlak, wat ons nie kan waarnem nie. Klein deeltjies soos elektrone, ens., het egter baie klein massa en dus 'n baie opvalbare golfvlak of golfkarakter. Hierdie teorie van de Broglie help ons ook om die diskrete bestaan van banne in Bohr se atoommodel te verduidelik. 'n Elektron sal in 'n baan bestaan as sy lengte gelyk is aan 'n heeltallige veelvoud van sy natuurlike golfvlak, indien dit nie in staat is om sy golfvlak te voltooi, dan sal daardie baan nie bestaan nie.

Verdere ontwikkelinge deur Davisson en Germer van elektronverspreiding vanaf 'n kristal en 'n soortgelyke interferensiepatroon verkry nadat 'n dubbele sleuf met elektrone bombardeer is, het de Broglie se materiegolfteorie of die golf deeltjie dualiteit teorie versterk.

Compton Effek

In die fototoestand, slaan die lig op 'n metaal in die vorm van 'n straal deeltjies genaamd fote. Die energie van een foton draag by tot die werkfunksie-energie van een elektron asook gee dit die kinetiese energie aan die uitgestootte elektron. Hierdie fote is die deeltjiegedrag van die liggolf. Sir Albert Einstein het voorgestel dat lig die kollektiewe effek is van 'n groot aantal energiepakkette genaamd fote waar elke foton die energie van hf bevat. Waar h die Planck se konstante is en f die frekwensie van die lig. Dit is 'n deeltjiegedrag van die liggolf. Die deeltjiegedrag van die liggolf of ander elektromagnetiese golf kan verduidelik word deur die Compton effek.

In hierdie eksperiment, is 'n X-straalstraal met frekwensie fo en golfvlak λo op 'n elektron geïnkident. Na die X-straal het die elektron getref, is dit gevind dat die elektron en die inkomende X-straal beide in twee verskillende hoeke versprei is ten opsigte van die asis van die inkomende X-straal. Hierdie botsing gehoorsaam die energiegesprekprinsip net soos die botsing van Newtoniaanse deeltjies. Dit is bevind dat na die botsing die elektron in 'n spesifieke rigting versneld word en die inkomende X-straal in 'n ander rigting gediffrakteer word en dit is ook waargeneem dat die gediffrakteerde straal 'n verskillende frekwensie en golfvlak as die inkomende X-straal het. Aangesien die energie van die foton varieer met frekwensie, kan daar afgelei word dat die inkomende X-straal 'n energie tydens botsings verloor en die frekwensie van die gediffrakteerde straal is altyd minder as dié van die inkomende X-straal. Hierdie verlore energie van die X-straalfoton dra by tot die kinetiese energie vir die beweging van die elektron. Hierdie botsing van X-straal of sy foton en elektron is soos Newtoniaanse deeltjies soos biljartballe.

Die energie van 'n foton word gegee deur

Dus kan die impuls van die foton bewys word as

Wat geskryf kan word as,

Van vergelyking (1) kan afgelei word dat 'n elektromagnetiese golf met golfvlak λ 'n foton met impuls p sal hê. Van vergelyking (2) kan afgelei word dat 'n deeltjie met impuls p geassosieer is met 'n golfvlak λ. Dit beteken dat 'n golf deeltjieagtige eienskappe het, die deeltjie op beweging wys ook golfagtig gedrag.

Soos reeds gesê, is hierdie gevolgtrekking eerste deur de Broglie getrek en daarom staan dit bekend as de Broglie hipotese. Aangesien die golfvlak van die bewegende deeltjie uitgedruk word as

Waar, p is die impuls, h is Planck se konstante en golfvlak λ word verwys na as de Broglie se golfvlak. De Broglie het verduidelik dat terwyl elektrone om die kern wentel, sal dit ook golfagtig gedrag hê tesame met sy deeltjieagtige eienskappe.

Davisson en Germer Eksperiment

Die golfkarakter van elektrone kan op vele verskillende maniere bewys en vestig word, maar die mees bekende eksperiment is die Davisson en Germer eksperiment in 1927. In hierdie eksperiment het hulle 'n straal van versnelde elektrone gebruik wat normaalweg op die oppervlak van 'n nikkelblok inslaan. Hulle het die patroon van verspreide elektrone na inslag op die nikkelblok waargeneem. Hulle het 'n elektrondigtheidmonitor vir hierdie doel gebruik. Alhoewel dit verwag is dat die elektron na botsing in verskillende hoeke met betrekking tot die asis van die inkomende elektronstraal versprei sou wees, is in die werklike eksperiment gevind dat die digtheid van verspreide elektrone meer by spesifieke hoeke as ander was. Hierdie hoekverdeling van die verspreide elektrone is baie soortgelyk aan 'n interferensie soos van ligdiffusie. Dus wys hierdie eksperiment duidelik die bestaan van die golf deeltjie dualiteit van elektrone. Dieselfde beginsel kan ook op protonne en neutronne toegepas word.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels waardevol te deel, as daar inbreuk is kontak vir verwydering.