Matter Wave Luality는 고전 물리학의 양자 물리학에 대한 방향을 제공하는 가장 근본적인 이론 중 하나입니다. 물질의 이중 특성을 설명합니다. 즉, 물질은 물질과 물결처럼 행동 할 수 있습니다. 이것은 문제의 이중 특성을 일으킨다. 파도처럼 회절 된 광선의 현상은이 이론에 의해 움직이는 모든 입자가 그것과 관련된 파장을 가지고 있으며, 이는 입자의 물질 파 성질 또는 파동을 설명한다.
.1924 년 프랑스 물리학자인 루이 드 브로 글리 (Louis de Broglie)는 입자의 파동 특성에 대한 제안을했다. 우리가 일반적으로 입자로 생각하는 전자는 어떤 상황에서는 파도처럼 행동 할 수있는 것으로 관찰되었습니다.
전자의 파동 특성을 관찰
De Broglie의 De Broglie의 이론에 대한 De Broglie의 제안은 대담한 것이 었으며, 물질파 관계 또는 입자의 파동 특성에 대한 직접적인 실험적 증거가 없을 때 만들어졌습니다. 그러나 몇 년 안에 그의 아이디어는 회절 실험으로 검증되었습니다. X- 레이, 벨 전화 실험실 실험에 의한 3 차원 회절 격자와 같은 다른 실험도 있습니다.
전자파 및 De Broglie 's 방정식 :
입자가 파도처럼 작동하면 파장과 주파수가 있어야합니다. REST 질량 M의 De Broglie의 이론이없는 입자에 따르면, 비 종교적 속도 v로 이동하는 것은 방정식으로 표현 된 것과 같은 광자와 정확히 같은 방식으로 운동량 p =mV와 관련된 파장을 가져야합니다.
=h/p =h/mv
여기서 =입자의 de broglie 파장
h =플랑크의 상수
p =입자의 운동량
m =입자 질량
V =입자의 속도
입자의 속도가 빛 C 속도의 상당한 비율 인 경우, 방정식의 MV를 MV =M0V1-V2/C2로 대체하면 여기서 M0은 입자의 나머지 질량입니다. De Broglie에 따르면 주파수 F는 광자와 정확히 같은 방식으로 입자의 에너지 E 와도 관련이 있습니다.
e =hf,
여기서, e =입자의 에너지
h =플랑크의 상수
f =주파수
De Broglie 사진이 정확하고 문제가 파도와 같은 측면을 가지고 있다면, 왜 우리가 일상 생활에서 이러한 측면을 보지 못하는지 궁금 할 것입니다. 예를 들어, 우리는 파도가 단일 슬릿을 통해 회절한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리가 출입구 (단일 슬릿)를 통과 할 때 우리는 우리 몸이 회절하는 것에 대해 걱정하지 않습니다!
우리가 인간 척도에 이러한 영향을 미치지 않는 주된 이유는 Planck의 상수 H가 그와 같은 작은 가치를 가지고 있기 때문입니다. 결과적으로, 당신이 볼 수있는 가장 작은 일반 물체의 De Broglie 파장은 매우 작고 파도 효과는 중요하지 않습니다. 예를 들어, 떨어지는 모래 곡물의 파장은 무엇입니까? 곡물의 질량이 5 × 10-10 kg이고 직경이 0.07mm =7 × 10-5m 인 경우 약 0.4m/s의 말단 속도로 공기 중에 떨어집니다. 운동량의 크기는 p =mv =(5 × 10-10) (0.4m/s) =2 × 10-10kg.m/s입니다. 이제 파장을 계산하면
가됩니다.=h/p
=6.626 × 10-34/2 × 10-10
=3.308 × 10-24m
따라서이 파장은 매우 작습니다. 그렇기 때문에 우리는 실생활에서 이것을 관찰 할 수 없습니다.
더 거대하고 높은 움직이는 몸은 더 많은 운동량과 더 작은 브로 글리 파장을 가지고 있습니다. 그러한 작은 파장의 효과는 너무 작아서 일상 생활에서 결코 눈에 띄지 않습니다.
기사의 파동 특성의 적용
- 전자 현미경
전자 현미경은 전자의 이중 특성에 대한 중요하고 흥미로운 예를 제공합니다. 전자 빔은 빛과 유사한 물체의 이미지를 형성하는 데 사용될 수 있습니다. 그래서 전자의 파동 특성은 De Broglie의 이론을 적용하는 이미지 형성의 그림에 들어옵니다.
- 원자 스펙트럼
모든 중성 원자는 하나 이상의 전자로 구성됩니다. 따라서 재료가 가열되면 빛을 방출하고 다른 재료마다 다른 유형의 빛이 있습니다. 이것은 다시 문제의 이중 특성 때문이며, De Broglie의 이론에 의해 증명됩니다.
- Bohr의 원자 모델
Bohr의 원자 모델에 따르면 전자의 각 운동량이 양자화됩니다.
수학적으로, mvr =nh.
이것은 유효한 이유가없는 상상의 제안입니다.
Heisenberg 불확실성 원리 :
따라서 여기서 한 가지가 우리를 떠올리게해야합니다. 물질파 이원성 (물질의 물결 특성)에서 Heisenberg 불확실성 원리의 역할은 무엇입니까? Heisenberg 불확실성 원리는 파동 입자 이원성과 De Broglie의 방정식에 동의하는 최고의 원칙 중 하나입니다.
따라서 Heisenberg 원칙을 먼저 이해해 보겠습니다
“측정 된 값은 무제한 정밀도와 동시에 입자의 위치 R과 운동량 P에 할당 할 수 없다고 말합니다. “
수학적으로, ∆x∆px ≥ h/4π
또는 ∆x (m∆vx) ≥H/4π
또는 ∆x∆vx ≥h/4πm
여기서 ∆x는 입자 위치의 불확실성입니다.
∆P는 입자의 운동량에서 불확실성입니다.
∆V는 입자의 속도의 불확실성입니다.
M은 입자의 질량입니다.
H는 판자의 상수입니다.
그렇다면 이것과 입자의 물질파 또는 파동 특성과의 관계는 무엇입니까? 이해합시다.
명심해야 할 한 가지는 두 이론이 거시적 세계에 유효하지 않다는 것입니다. Heisenberg 불확실성 원리에서, 그것은 입자 가정에 기초한 한 번에 모멘텀과 위치를 한 번에 예측할 수 없다고 명시하고있다. 따라서 양자 역학에서 논의되는 이와 관련된 파동이 있어야합니다.
결론
물질 파동 물질의 특성은 고전 역학의 법칙을 위반하는 이유 중 하나입니다. 그것은 양자 역학에 대한 기초를 제공합니다. 움직이는 모든 입자는 물질의 이중 거동을 설명하는 파장을 가지고 있습니다. 이 방정식의 다양한 응용 분야는 물리뿐만 아니라 화학 및 화학의 대상에서 잘 확립되어 있습니다.
