Oppimisen Tavoite

  • Käytä de Broglie yhtälöt määrittää aallonpituuden, vauhtia, taajuus, tai kineettinen energia hiukkaset,

– Näppäintä Pistettä

    • lopussa 19th century, valo oli ajatellut koostuvat aaltoja sähkömagneettiset kentät, jotka levittävät mukaan Maxwellin yhtälöt, kun asia oli ajatellut koostuvat lokalisoitu hiukkasia.,
    • hänen 1905 paperin valosähköinen ilmiö, Albert Einstein oletti, että valo oli vapautuu ja imeytyy kuten lokalisoitu paketteja tai quanta (nyt kutsutaan fotonit).
    • De Broglie osoitti, että suhteellisuusteoria ei sovellettavissa ei vain fotonit mutta myös kaikkien hiukkasten lineaarinen vauhtia, ja siksi, että asia, kuten elektronit, on myös aalto-ominaisuuksia, kuten.,

Käyttö

  • wavelengthThe etäisyys yksi huippu tai aallonpohjasta matkalla värähtely ja seuraava; se on usein nimetty fysiikka λ ja vastaa nopeuden jaettuna taajuudella.
  • toistuvien tapahtumien lukumäärä aikayksikköä kohti.

lopussa 19th century, valo oli ajatellut koostuvat aaltoja sähkömagneettiset kentät, jotka levittävät mukaan Maxwellin yhtälöt, kun asia oli ajatellut koostuvat lokalisoitu hiukkasia., Tämä jako oli kyseenalaistaa, kun hänen 1905 paperin valosähköinen ilmiö, Albert Einstein oletti, että valo oli vapautuu ja imeytyy kuten lokalisoitu paketteja tai quanta (nyt kutsutaan fotonit). Nämä quanta olisi energiaa:

E=hv,

missä v on taajuus valon ja h on Planckin vakio. Robert Millikan ja Arthur Compton vahvistivat Einsteinin postulaatin kokeellisesti seuraavien kahden vuosikymmenen aikana. Näin kävi ilmi, että valolla on sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia., Vuonna 1924 hänen PhD thesis, de Broglie pyrki laajentamaan aalto-hiukkanen kaksinaisuus kaikki materiaali hiukkaset lineaarinen vauhtia.

de Broglie wavesPropagation de Broglie aallot 1 mitta (todellinen osa kompleksin amplitudi on sininen ja kuvitteellinen osa on vihreä; top: kone aalto, pohja: aalto paketti.). Todennäköisyys (näkyy väri opasiteetti) löytää hiukkanen jossain tietyssä kohdassa x on levällään kuin aaltoa, jossa ei ole varmaa hiukkanen., Kun amplitudi kasvaa nollan yläpuolella kaarevuus vähenee, joten amplitudi pienenee jälleen, ja päinvastoin – tulos on vuorotellen amplitudi: aalto.

Vuonna 1926, Erwin Schrödinger julkaisi yhtälö, jossa kuvataan, miten asia aalto pitäisi kehittyä—asia aalto vastaa Maxwellin yhtälöitä ja käytetään se johtaa energia-taajuuksien vety. Samana vuonna, Max Born julkaisi hänen nyt-standard tulkinta, että square amplitudi väliä aalto antaa todennäköisyys löytää hiukkanen tietyssä paikassa., Tämä tulkinta oli ristiriidassa de Broglie oma tulkinta, jossa aalto vastaa fyysisen liikkeen paikallinen hiukkanen.

De Broglie Yhtälöt

de Broglie yhtälöt liittyvät aallonpituus (λ) ja liikemäärän (p) ja taajuus (f) liike-energia (E) (pois lukien sen levätä energiaa ja mahdolliset energia) hiukkasen:

\lambda ={ s }/s ja f={ E }/{ s }

missä h on Planckin Vakio., Kaksi yhtälöt voidaan vastaavasti kirjoittaa

p =\hbar k ja E=\hbar \omega

missä \hbar ={ s }/{ 2\pi } on vähennetty Planckin vakio,

missä k={ 2\pi }/{ \lambda } on kulmikas wavenumber, ja

missä \omega =2\pi f on kulmataajuudella.

De Broglie keskeinen oivallus oli, että yksi-elektroni-atomi, aalto vakaa amplitudi ja ei rapistua ajan myötä, kokonaisluku (n) aallonpituuksilla on mahduttava yhden ympärysmitta piirtämä Bohr kiertoradalla.,n:

n\lambda = 2\pi{r}

– Tämä oli onneksi muistuttaa Bohr on havainto siitä, pyörimismäärä elektronin, joka oli perustettu jo:

m_{e}vr=2\pi{r}

tarkastus edellä ja pieniä uudelleenjärjestely, de Broglie osalta saadaan seuraavasti:

\lambda = \frac{h}{m_{e}{v.}} = \frac{h}{p}

Doc Fysiikka – de BroglieI liitettävä yhteenveto vedyn atomin sähköinen rakenne ja selittää, miten elektroni voi häiritä itse kiertoradalla aivan kuten se voi kaksinkertaisen viiltää kokeilu.,

Vahvistaa de Broglie Hypoteesi

Vuonna 1927 Bell Labs, Clinton Davisson ja Lester H. Germer potkut hitaasti liikkuvia elektroneja klo kiteinen nikkeli kohde. Kulmikas riippuvuus näkyy elektroni-intensiteetti mitattiin ja määritettiin samat diffraktio kuvio kuin ne ennusti Bragg X-säteet. Ennen de Broglie-hypoteesin hyväksymistä diffraktio oli ominaisuus, jonka arveltiin olevan näytteillä vain aalloilla., Sen vuoksi aineen mahdolliset diffraktiovaikutukset osoittivat aineen aaltomaisen luonteen. Kun de Broglie aallonpituus oli työnnetty Braggin ehto, havaittu diffraktio kuvio oli ennustettu, mikä kokeellisesti vahvistaa de Broglie hypoteesi elektroneja.

Kokeiluja Fresnel diffraktio ja peiliheijastuksen neutraalien atomien vahvistaa hakemuksen de Broglie hypoteesi atomeiksi, eli olemassaolon atomic aaltoja, jotka tehdään diffraktio, interferenssi, ja anna quantum pohtia hännät houkuttelevia mahdollisuuksia., Laserjäähdytyksen edistysaskeleet ovat mahdollistaneet neutraalien atomien jäähtymisen lähelle absoluuttista nollaa. Näissä lämpötiloissa lämpö de Broglien aallonpituudet tulevat mikrometrin alueelle. Käyttämällä Braggin diffraktio atomien ja Ramsey interferometria tekniikka, de Broglie aallonpituus kylmä natrium-atomeja oli erikseen mitattu ja todettu olevan sopusoinnussa lämpötila mitataan eri menetelmällä.

Viime kokeiluja jopa vahvistaa de Broglie suhteet molekyylejä, makromolekyylejä, joiden yleensä katsotaan liian suuri tehtävä kvantti mekaaniset vaikutukset., Vuonna 1999 wieniläinen tutkimusryhmä osoitti diffraktiota fullereenien kokoisille molekyyleille. Tutkijat laskivat de Broglien aallonpituuden todennäköisimmäksi C60velocityksi 2,5 pm. Uudemmat kokeet todistavat molekyylien kvanttiluonteen, joiden massa on enintään 6910 amu. Yleisesti de Broglie-hypoteesin odotetaan soveltuvan mihin tahansa hyvin eristettyyn kohteeseen. Jopa makroskooppisia esineitä, kuten palloja on laskettavissa de Broglie aallonpituus; kuitenkin, ne olisi liian pieni tarkkailla kokeellisesti, ja niiden aaltomainen luonto ei ole intuitiivinen yhteinen kokemus.