Hvad menes med de Broglie -bølgelængden af ​​en partikel?

De Broglie -bølgelængden af ​​en partikel, opkaldt efter fysiker Louis de Broglie, er bølgelængden forbundet med partikelens momentum. Det udtrykker materienes bølgeagtige karakter, som foreslået af De Broglie i hans berømte hypotese.

Nøglekoncepter:

* bølgepartikel dualitet: De Broglies hypotese udvidede bølgepartikeldualitetskonceptet (allerede etableret for lys) til at gøre noget. Han foreslog, at alle stof udviser bølglignende egenskaber.

* momentum: Momentumet for en partikel er et mål for dens masse og hastighed. Det er en vektormængde (med både størrelse og retning).

* bølgelængde: Bølgelængde er afstanden mellem to på hinanden følgende kamre eller trug af en bølge.

Formel:

De Broglie -bølgelængden (λ) af en partikel er givet af:

`` `

λ =h / p

`` `

hvor:

* λ er de broglie bølgelængde

* h er Plancks konstante (6.626 x 10⁻³⁴ J · s)

* p er momentumet for partiklen (masse * hastighed)

Betydning:

De Broglie -bølgelængden hjælper os med at forstå:

* bølgelignende opførsel af stof: Det forklarer, hvorfor partikler som elektroner kan udvise diffraktion og interferensmønstre, ligesom bølger.

* kvante karakter af stof: Det afslører, at partiklernes opførsel på atom- og subatomisk niveau ikke kan forklares med klassisk fysik alene og kræver kvantemekanik.

* applikationer: De Broglies koncept har betydelige applikationer inden for felter som:

* Elektronmikroskopi: Ved hjælp af elektronernes bølgelignende natur til at skabe billeder i høj opløsning.

* kvanteberegning: Brug af bølgeegenskaber for partikler til beregning.

Eksempel:

Overvej et elektron med et momentum på 1,0 x 10⁻²⁴ kg · m/s. Dens de broglie -bølgelængde ville være:

`` `

λ =(6,626 x 10⁻³⁴ j · s) / (1,0 x 10⁻²⁴ kg · m / s) =6,626 x 10⁻¹⁰ m

`` `

Denne bølgelængde falder inden for rækkevidden af ​​røntgenstråler, hvilket indikerer den bølgelignende natur af elektroner ved dette momentum.

Vigtig note: De Broglie -bølgelængden bliver kun signifikant ved meget små skalaer (atom- og subatomiske niveauer). For makroskopiske genstande er bølgelængden ekstremt lille og praktisk talt ikke påviselig.