Dualitatea undă-particule descrie proprietățile fotoni și particule subatomice pentru a prezenta proprietăți atât ale undelor, cât și ale particulelor. Dualitatea undă-particule este o parte importantă a mecanicii cuantice, deoarece oferă o modalitate de a explica de ce conceptele de „undă” și „particule”, care funcționează în mecanica clasică, nu acoperă comportamentul de cuantic obiecte. Natura dublă a luminii a câștigat acceptarea după 1905, când Albert Einstein a descris lumina în termeni de fotoni, care a expus proprietăți ale particulelor și apoi a prezentat faimoasa sa lucrare despre relativitatea specială, în care lumina acționa ca un câmp de valuri.
Particule care prezintă Dualitatea particulelor de undă
Dualitatea particulelor undă-particule a fost demonstrată pentru fotoni (lumină), particule elementare, atomi și molecule. Cu toate acestea, proprietățile de undă ale particulelor mai mari, precum moleculele, au lungimi de undă extrem de scurte și sunt dificil de detectat și măsurat. Mecanica clasică este în general suficientă pentru a descrie comportamentul entităților macroscopice.
Dovadă pentru dualitatea de particule de undă
Numeroase experimente au validat dualitatea undă-particule, dar există câteva experimente specifice timpurii care au pus capăt dezbaterii cu privire la faptul că lumina constă fie din unde, fie din particule:
Efect fotoelectric - comportamente ușoare ca particule
efect fotoelectric este fenomenul în care metalele emit electroni atunci când sunt expuși la lumină. Comportamentul de fotoelectronii nu putea fi explicată prin teoria electromagnetică clasică. Heinrich Hertz a menționat că lumina ultravioletă strălucitoare la electrozi le-a sporit capacitatea de a produce scântei electrice (1887). Einstein (1905) a explicat efectul fotoelectric ca rezultat al luminii purtate în pachete cuantificate discrete. Experimentul lui Robert Millikan (1921) a confirmat descrierea lui Einstein și l-a determinat pe Einstein să câștige premiul Nobel în 1921 pentru „descoperirea lui a legii din efectul fotoelectric "și Millikan câștigând Premiul Nobel în 1923 pentru" munca sa la încărcarea elementară de energie electrică și la fotoelectric efect".
Experiment Davisson-Germer - comportamente ușoare ca valuri
Experimentul Davisson-Germer a confirmat ipoteza deBroglie și a servit ca fundament pentru formularea mecanicii cuantice. Experimentul a aplicat în mod esențial legea Bragg a difracției pe particule. Aparatul de vid experimental a măsurat energiile electronilor împrăștiate de la suprafața unui filament de sârmă încălzit și a lăsat să lovească o suprafață de metal nichel. Fasciculul de electroni ar putea fi rotit pentru a măsura efectul schimbării unghiului asupra electronilor împrăștiați. Cercetătorii au descoperit că intensitatea fasciculului împrăștiat a atins maximul în anumite unghiuri. Acest lucru a indicat un comportament valabil și ar putea fi explicat prin aplicarea legii Bragg la distanța de zăpadă din cristal de nichel.
Experimentul cu două fante de Thomas Young
Experimentul cu fanta dublă al lui Young poate fi explicat folosind dualitatea undă-particule. Lumina emisă se îndepărtează de sursa sa ca undă electromagnetică. La întâlnirea unei fante, valul trece prin fanta și se împarte în două fețe de undă, care se suprapun. În momentul impactului pe ecran, câmpul de undă „se prăbușește” într-un singur punct și devine foton.