مثير للإعجاب

فرضية دي برولي

فرضية دي برولي

تقترح فرضية De Broglie أن جميع المواد تعرض خصائص تشبه الموجة وتربط الطول الموجي الملحوظ للمادة بزخمها. بعد أن أصبحت نظرية الفوتون لدى ألبرت أينشتاين مقبولة ، أصبح السؤال هو ما إذا كان هذا صحيحًا فقط للضوء أم أن الأجسام المادية أبدت أيضًا سلوكًا يشبه الموجة. إليكم كيفية تطوير فرضية دي برولي.

أطروحة دي برولي

في رسالته الدكتوراه في عام 1923 (أو 1924 ، اعتمادا على المصدر) ، قدم الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي تأكيدا جريئا. بالنظر إلى علاقة آينشتاين بطول الموجة امدا إلى الزخم ص، اقترح دي برولي أن هذه العلاقة ستحدد الطول الموجي لأي مسألة ، في العلاقة:

امدا = ح / ص
تذكر ذلك ح هو ثابت بلانك

هذا الطول الموجي يسمى دي برولي الطول الموجي. السبب في أنه اختار معادلة الزخم على معادلة الطاقة هو أنه لم يكن واضحًا ، سواء كان الأمر كذلك E يجب أن يكون إجمالي الطاقة أو الطاقة الحركية أو إجمالي الطاقة النسبية. بالنسبة للفوتونات ، كلها متشابهة ، لكن ليس كذلك بالنسبة للمادة

على افتراض أن علاقة الزخم ، سمحت لاشتقاق علاقة مماثلة لـ Broglie للتردد F باستخدام الطاقة الحركية Eك:

F = Eك / ح

تركيبات بديلة

يتم التعبير عن علاقات دي برولي في بعض الأحيان من حيث ثابت ديراك ، ح-بار = ح / (2متزمت) ، والتردد الزاوي ث و wavenumber ك:

ص = ح-بار * KEك
= ح-بار * ث

تأكيد تجريبي

في عام 1927 ، أجرى الفيزيائيان كلينتون دافيسون وليستر جيرمر ، من مختبرات بيل ، تجربة أطلقوا فيها الإلكترونات على هدف النيكل البلوري. يطابق نمط الحيود الناتج التنبؤات الخاصة بطول موجة Bro Broie. حصل دي برولي على جائزة نوبل لعام 1929 عن نظريته (المرة الأولى التي مُنحت فيها لنيل رسالة دكتوراه) وحصل ديفيسون / جيرمر على جائزة في عام 1937 لاكتشافه التجريبي لحيود الإلكترون (وبالتالي إثبات دي برولي) فرضية).

لقد أثبتت تجارب أخرى فرضية دي بروغلي بأنها صحيحة ، بما في ذلك المتغيرات الكمومية للتجربة المزدوجة. أكدت تجارب الحيود في عام 1999 طول موجات دي بروجلي لسلوك الجزيئات الكبيرة مثل كرات البكي ، وهي جزيئات معقدة تتكون من 60 ذرة كربون أو أكثر.

أهمية فرضية دي برولي

أظهرت فرضية دي بروجلي أن ازدواجية موجة الجسيمات لم تكن مجرد سلوك شاذ للضوء ، بل كانت مبدأًا أساسيًا يظهره كل من الإشعاع والمادة. على هذا النحو ، يصبح من الممكن استخدام معادلات الموجة لوصف السلوك المادي ، طالما أن واحدة تطبق بشكل صحيح الطول الموجي de Broglie. هذا من شأنه أن يثبت أهمية حاسمة لتطوير ميكانيكا الكم. هو الآن جزء لا يتجزأ من نظرية التركيب الذري وفيزياء الجسيمات.

الأشياء العيانية والطول الموجي

على الرغم من أن فرضية دي بروجلي تتنبأ بأطوال موجية مهما كان حجمها ، إلا أن هناك حدودًا واقعية عندما تكون مفيدة. كرة البيسبول التي ألقيت على إبريق لها طول موجة دي بروجلي أصغر من قطر البروتون بحوالي 20 أمرًا. إن جوانب الموجة من كائن ماكروسكوب صغيرة جدًا بحيث لا يمكن ملاحظتها بأي معنى مفيد ، على الرغم من أنها مثيرة للاهتمام للتأمل فيها.