Ondopartikla duala principo
Kun la fotoelektra efekto, Crompton-efekto kaj Bohr-atoma modelo evoluis, la ideo de lumo aŭ ĝenerale radiadoj konsistanta el partikloj aŭ diskretaj kvantoj akiris vastan popularon.
Sed la bone konata Huygens-principo kaj la rezultoj de Young-duobla fendo eksperimento klare montris, ke lumo estas ondo kaj ne fluo de partikloj.
La frapa interferenca desegno observita per pasigo de lumo tra duoblaj fendoj estis definitiva rezulto de la onda naturo de lumo. Tio denove kaŭzis kontroverson pri la naturo de lumo. En 1704 Newton ankaŭ sugestis la partiklan naturo de lumo per sia korpuskulara teorio.
Neniu el la du teorioj sufiĉe bone klarigis ĉiujn fenomenojn asociitajn kun lumo. Do sciencistoj komencis konkludi, ke lumo havas ambaŭ ondan kaj partiklan naturo. En 1924 franca fizikisto, Louis de Broglie proponis teorion. Li sugestis, ke ĉiuj partikloj en tiu universo estas asociitaj kun onda naturo ankaŭ, t.e. ĉio en tiu mondo, ĉu malgranda fotono aŭ granda elefanto, ĉio havas asociitan ondon kun si mem, estas malsama afero, ĉu la onda naturo estas rimarkinda aŭ ne. Li asignis ondlongon al ĉiu matro kun maso m kaj momento p kiel
Kie h estas Planck-konstanto kaj p = mv, v estas rapido de la korpo.
Do pro la granda maso de elefanto ĝi havas tre signifan momenton kaj do tre malgrandan ondlongon, kiun ni ne povas rimarki. Sed malgrandaj partikloj kiel elektronoj, etc. havas tre malgrandan maso kaj do tre rimarkindan ondlongon aŭ ondan naturo. Ĉi tiu teorio de Broglie ankaŭ helpas nin klarigi la diskretan ekziston de orbitoj en Bohr-atoma modelo. Elektrono ekzistos en orbito se ĝia longeco egalas integralan multoblon de ĝia natura ondlongo, se ĝi ne povas fini sian ondlongon tiam tiu orbito ne ekzistos.
Pluaj disvolviĝoj de Davisson kaj Germer pri elektron-diffrakcio de kristalo kaj simila interferenca desegno ricevita post bombardado de duoblaj fendoj kun elektronoj fortigis la materian ondan teorion de Broglie aŭ la onda-partikla dualo teorion.
Compton-efekto
En la fotoelektra efekto, la lumo frapas sur metalon en formo de fotona bando. La energio de unu fotono kontribuas al la laborfunkcio de unu elektrono kaj ankaŭ provizas kinetan energion al tiu emitita elektrono. Ĉi tiuj fotonoj estas partikla konduto de lumonda ondo. Sir Albert Einstein proponis, ke lumo estas kolektiva efekto de granda kvanto de energiopaketoj nomitaj fotonoj, kie ĉiu fotono enhavas energion de hf. Kie h estas Planck-konstanto kaj f estas frekvenco de la lumo. Ĉi tio estas partikla konduto de lumonda ondo. La partikla konduto de lumonda ondo aŭ aliaj elektromagnetaj ondoj povas esti klarigita per Compton-efekto.
En ĉi tiu eksperimento, unu X-ray-beamo de frekvenco fo kaj ondlongo λo incidentis sur elektronon. Post frapo de la elektrono per incidenta X-ray trovis, ke la elektrono kaj incidenta X-ray ambaŭ estas disirigitaj en du malsamaj anguloj kun respekto al la akso de la incidenta X-ray. Ĉi tiu kolizio obeas la principon de energikonservo same kiel kolizio de Newtonaj partikloj. Trovis, ke post la kolizio la elektrono akceliĝas en certa direkto kaj la incidenta X-ray estas difraktita en alia direkto kaj ankaŭ observis, ke la difraktita radio havas malsaman frekvencan kaj ondlongon ol la incidenta X-ray. Ĉar la energio de la fotono varias kun frekvenco oni povas konkludi, ke la incidenta X-ray perdas energion dum kolizioj kaj la frekvenco de la difraktita radio estas ĉiam pli malalta ol tiu de la incidenta X-ray. Ĉi tiu perdita energio de X-ray-fotono kontribuas al la kineta energio por la moviĝo de la elektrono. Ĉi tiu kolizio de X-ray aŭ ĝia fotono kaj elektrono estas sama al Newtonaj partikloj kiel Billiard-biloj.
La energio de fotono estas donita de
Do la momento de la fotono povas esti pruvita kiel
Kio povas esti skribita kiel,
El ekvacio (1) oni povas konkludi, ke elektromagnetan ondon kun ondlongo λ havos fotono kun momento p.
El ekvacio (2) oni povas konkludi, ke partiklo kun momento p estas asociita kun ondlongo λ. Tio signifas, ke ondo havas partiklan karakterizojn, la partiklo sur moviĝo ankaŭ montras ondan konduton.
Kiel ni jam diris, ĉi tiu konkludo estis unue tirita de De Broglie kaj do ĝi estas konata kiel hipotezo de De Broglie. Ĉar la ondlongo de la moviĝanta partiklo estas esprimata kiel
Kie p estas la momento, h estas Planck-konstanto kaj ondlongo λ estas referita kiel ondlongo de De Broglie. De Broglie klarigis, ke kiam la elektronoj orbitas ĉirkaŭ la nukleuso, ili ankaŭ havos ondan konduton kune kun sia partikla karakterizo.
Davisson kaj Germer Eksperimento
La onda naturo de elektrono povas esti pruvita kaj stabilita en multaj malsamaj manieroj, sed la plej populara eksperimento estas de Davisson kaj Germer en la jaro 1927. En ĉi tiu eksperimento ili uzis stralon de akcelitaj elektronoj, kiuj normala frapas sur la surfaco de nikela bloko. Ili observis la modelon de disirigitaj elektronoj post frapo sur la nikela bloko. Ili uzis elektron-densece-monilon por ĉi tiu celo. Kvankam estis atendite, ke la elektrono devus esti disirigita post kolizio en malsama angulo kun respekto al la akso de la incidenta elektrona stralo, sed en la reala eksperimento trovis, ke la denseco de disirigitaj elektronoj estis pli alta je specifaj anguloj ol aliaj. Ĉi tiu angula distribuo de la disirigitaj elektronoj estas tre simila al interferenco de lumdifrakcio. Do ĉi tiu eksperimento klare montras la ekziston de onda-partikla dualo de elektronoj. La sama principo povas esti aplikita ankaŭ al protonoj kaj neutronoj.
Deklaro: Respektu la originalon, bonaj artikoloj meritas dividadon, se estas ŝtelpo petu forigadi.
