Гіпотеза де Бройля – фізика

Ідея про універсальну подвійності корпускулярних і хвильових властивостей всіх об’єктів природи була вперше висловлена ​​Луї де Бройля (в 1924 році) в якості гіпотези про хвильових властивості частинок.

Щоб краще осмислити гіпотезу де Бройля, давайте обговоримо дуалізм «хвиля-частка» на прикладі електромагнітного випромінювання.

У разі електромагнітних хвиль ми маємо таку закономірність. У міру збільшення довжини хвилі все легше спостерігати хвильові властивості випромінювання і все важче – корпускулярні. І навпаки, чим менше довжина хвилі, тим яскравіше виражені корпускулярні властивості випромінювання і тим важче спостерігати його хвильові властивості. Зміна співвідношення корпускулярних і хвильових властивостей добре простежується при русі по відомої вам шкалою електромагнітних хвиль.

• Радіохвилі. Довжини хвиль тут настільки великі, що корпускулярні властивості випромінювання практично не виявляються. Хвильові властивості в цьому діапазоні абсолютно домінують.

Довжини хвиль можуть становити кілька метрів або навіть кілометрів, так що хвильова природа проявляється «сама собою» – радіохвилі в процесі дифракції запросто огинають будинку або гори. Випромінювання радіохвиль та їх взаємодія з матеріальними об’єктами відмінно описується в рамках класичної електродинаміки.

• Видиме світло і ультрафіолет. Це свого роду «перехідна область»: в оптиці ми можемо спостерігати як хвильові властивості світла, так і корпускулярні.

Проте в обох випадках треба постаратися. Так, довжини хвиль видимого світла багато менше розмірів оточуючих нас тіл, тому в дослідах з інтерференції або дифракції світла потрібно створювати спеціальні умови (малість щілин або отворів, віддаленість екрану). У свою чергу, термін «червона межа фотоефекту» також підкреслює пограничность даного діапазону: фотоефект починається лише при переході через червону кордон.

• Рентгенівське і гамма-випромінювання. Довжини хвиль дуже малі, і спостерігати хвильові властивості випромінювання вельми скрутно. Так, верхня межа довжин хвиль рентгенівського випромінювання становить 10 нм; це лише на два порядки перевищує розмір атома. Ясно, що дифракцію на «звичайних» перешкодах при такій довжині хвилі спостерігати неможливо.

Однак в рентгенівський діапазон входять довжини хвиль близько розміру атома і міжатомних відстаней в кристалі (0,1 нм). Тому дифракція рентгенівських променів спостерігається на «природних» дифракційних решітках – а саме, на кристалічних решітках твердих тел6.

Енергія квантів в рентгенівському і гамма-діапазоні настільки велика, що випромінювання поводиться майже стовідсотково як потік частинок.

Міркуючи за аналогією з електромагнітними хвилями, можна укласти, що і частка буде проявляти хвильові властивості тим краще, чим більше її довжина хвилі де Бройля (в масштабах даній ситуації).

Посилання на основну публікацію