Корпускулярно-волновой дуализм
Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц
Корпускулярно-волновой дуализм (от лат. dualis — двойственный) — важнейшее универсальное свойство природы, заключающееся в том, что всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные, и волновые характеристики.
Так, например, электрон, нейтрон, фотон в одних условиях проявляют себя как частицы, движущиеся по классическим траекториям и обладающие определённой энергией и импульсом, а в других — обнаруживают свою волновую природу, характерную для явлений интерференции и дифракции частиц.
Впервые корпускулярно-волновой дуализм был установлен для света. Распространение света в виде потока фотонов и квантовый характер взаимодействия света с веществом подтверждены в многочисленных экспериментах. Однако целый ряд оптических явлений (поляризация, интерференция, дифракция) неопровержимо свидетельствуют о волновых свойствах света.
Классическая физика всегда чётко разграничивала объекты, имеющие волновую природу (например, свет и звук), и объекты, имеющие дискретную корпускулярную структуру (например, системы материальных точек). Одно из наиболее значительных достижений современной физики — убеждение в ошибочности противопоставления волновых и квантовых свойств света. Рассматривая свет как поток фотонов, а фотоны как кванты электромагнитного излучения, обладающие одновременно и волновыми, и корпускулярными свойствами, современная физика смогла объединить, казалось бы, непримиримые теории — волновую и корпускулярную. В результате возникло представление о корпускулярно-волновом дуализме, лежащее в основе современной физики (корпускулярно-волновой дуализм является первичным принципом квантовой механики и квантовой теории поля).
Квант света — не волна и не корпускула в понимании Ньютона. Фотоны — особые микрочастицы, энергия и импульс которых (в отличие от обычных материальных точек) выражаются через материальные характеристики — частоту и длину волны.
В 1924 г. французский учёный Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем без исключения микрочастицам — электронам, протонам, атомам, причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и установленные ранее для фотонов. То есть если частица имеет энергию 
и импульс, абсолютное значение которого равно 
, то с этой частицей связана волна частотой 
и длиной
где 
— постоянная Планка.
Это знаменитая формула де Бройля — одна из основных в физике микромира.
Следует отметить, что длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы 
и её скорость 
: для частиц с 
выполняется 
. Так, частице массой 1 г, движущейся со скоростью 1 м/с, соответствует волна де Бройля длиной 
, настолько малой, что это недоступно наблюдению. Поэтому волновые свойства несущественны в механике макроскопических тел, что полностью согласуется с принципом соответствия.
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Фотоэффект в физике |
| Фотоны. Энергия и импульс фотона в физике |
| Дифракция электронов в физике |
| Постулаты Бора в физике |
