De Broglie hüpotees pakub välja, et kogu mateeria omab lainekujulisi omadusi ja seob vaadeldava lainepikkus mateeriast selle hoo sisse. Pärast Albert Einsteini omafootoniteooria Kui see aktsepteeriti, muutus küsimus, kas see kehtib ainult valguse kohta või kas ka materiaalsed objektid käituvad lainekujuliselt. Nii töötati välja De Broglie hüpotees.
De Broglie väitekiri
Oma 1923. aastal (või 1924. aastal, sõltuvalt allikast) doktoriväitekirjas prantsuse füüsik Louis de Broglie esitas julge väite. Arvestades Einsteini lainepikkuse suhet lambda hoogu juurde lk, de Broglie tegi ettepaneku, et see suhe määraks suhet käsitleva mis tahes aine lainepikkuse:
lambda = h / lk
tuletage seda meelde h on Plancki konstant
Seda lainepikkust nimetatakse de Broglie lainepikkus. Põhjus, miks ta valis energiavõrrandi asemel impulssvõrrandi, on see, et mateeriaga oli ebaselge, kas E peaks olema koguenergia, kineetiline energia või kogu relativistlik energia. Footonite puhul on nad kõik ühesugused, kuid mitte mateeria puhul.
Eeldades, et impulsside suhe võimaldas tuletada sageduse osas sarnase de Broglie suhte f kasutades kineetilist energiat Ek:
f = Ek / h
Alternatiivsed ravimvormid
De Broglie suhteid väljendatakse mõnikord Diraci konstantsena, h-riba = h / (2pi) ja nurksagedus w ja lainearv k:
lk = h-riba * kEk
= h-riba * w
Eksperimentaalne kinnitus
Aastal 1927 tegid Bell Labsi füüsikud Clinton Davisson ja Lester Germer eksperimendi, kus nad lasid kristallilise nikli sihtmärgi pihta elektronid. Saadud difraktsioonimuster vastas de Broglie lainepikkuse prognoosidele. De Broglie sai oma teooria eest 1929. aasta Nobeli preemia (seda anti esimest korda välja doktorikraadiga). lõputöö) ja Davisson / Germer võitsid selle 1937. aastal ühiselt elektronide difraktsiooni eksperimentaalse avastamise eest (ja seega ka de Broglie hüpoteesi tõestamiseks).
Edasised katsed on leidnud, et de Broglie hüpotees on tõene, sealhulgas topeltpiluga katse. Diffraktsioonikatsed 1999. aastal kinnitasid de Broglie lainepikkust nii suurte kui molekulide käitumiseks, nagu näiteks pukspallid, mis on keerulised molekulid, mis koosnevad 60 või enamast süsinikuaatomist.
De Broglie hüpoteesi olulisus
De Broglie hüpotees näitas, et laineosakeste duaalsus ei olnud pelgalt valguse hälbiv käitumine, vaid pigem põhiprintsiip, mida eksponeerisid nii kiirgus kui ka mateeria. Sellisena on materjali käitumise kirjeldamiseks võimalik kasutada lainevõrrandeid, kui de Broglie lainepikkust õigesti rakendada. See osutub kvantmehaanika arendamisel ülioluliseks. Nüüd on see aatomi struktuuri ja osakeste füüsika lahutamatu osa.
Makroskoopilised objektid ja lainepikkus
Ehkki de Broglie hüpotees ennustab lainepikkusi mis tahes suurusega asjadele, on selle kasutamisel realistlikud piirid. Kannule visatud pesapallil on de Broglie lainepikkus, mis on umbes 20 suurusjärku väiksem kui prootoni läbimõõt. Makroskoopilise objekti laineaspektid on nii pisikesed, et neid oleks igas kasulikus mõttes tähelepandamatu, ehkki muuseumi jaoks huvitav.