드브로이 파장

거시적 세계에서 육안으로 볼 수 있을 만큼 큰 물체는 고전 물리학의 규칙을 따릅니다. 테이블에서 움직이는 당구공은 파티클처럼 행동합니다. 다른 공과 충돌하거나 마찰과 같은 다른 힘에 의해 행동되지 않는 한 직선으로 계속 이동합니다. 공은 잘 정의 된 위치와 속도 또는 잘 정의 된 모멘텀, p = mv를가지고 있으며, 이는 주어진 순간에 질량 m 및 속도 v로 정의됩니다. 이것은 고전 객체의 일반적인 동작입니다.

파도가 서로 상호 작용할 때 당구 공과 같은 거시적 입자에 의해 표시되지 않는 간섭 패턴을 표시합니다. 그러나 1920년대에는 아주 작은 물질이 큰 물체와는 다른 규칙 집합을 따르는 것이 점점 더 분명해졌습니다. 현미경 세계에서, 파도와 입자는 분리 할 수 없습니다.

현미경 세계의 특별한 행동에 주의를 기울이는 첫 번째 사람들 중 하나는 루이 드 브로글리였습니다. 그는 전자기 방사선이 입자와 같은 성격을 가질 수 있다면 전자와 다른 미묘한 입자가 파도 같은 성격을 나타낼 수 있다고 의문을 제기했습니다. 드 브로글리는 아인슈타인이 광전 효과 역설을 물질 입자로 해결하는 데 사용한 빛의 파입자 이중성을 확장시켰다. 그는 질량 m과 속도 v (즉, 선형 모멘텀 p)가있는입자는 h가 플랑크의 상수인이 표현된 파장 값 λ를 가진 파장의 동작을 나타낼 것이라고 예측했습니다.

이를 드 브로글리 파장이라고 합니다. Bohr가 정량화 된 궤도에서 핵을 도는 입자로 전자를 가정한 경우, 드 브로글리는 전자가 원형 서있는 파로 간주되는 경우 Bohr의 양자화 가정을 설명 할 수 있다고 주장했다. 정수 파장 수만이 궤도에 정확히 맞을 수 있습니다.

전자가 핵 주위를 돌고 있는 파로 간주되는 경우 정수 수의 파장이 궤도에 맞아서 이 서 있는 파도 동작이 가능하도록 해야 합니다.

반경 r의 원형 궤도의 경우 둘레는 2πr이므로드 브로글리의 상태는 다음과 같은 것입니다.

여기서 n = 1, 2, 3 등등. 드 브로글리가 물질의 파성질을 제안한 직후 벨 연구소의 두 과학자인 C. J. 데이비슨과 L. H. 게르머는 전자가 파도같은 행동을 보일 수 있음을 실험적으로 입증했습니다. 이는 결정성 니켈 표적에서 전자빔을 조준하여 입증되었다. 격자 내의 원자의 간격은 전자를 겨냥한 드 브로글리 파장과 거의 동일했으며, 결정의 정기적으로 이격된 원자층은 다른 간섭 실험에 사용되는 ‘슬릿’으로 작용하였다.

처음에는 전자가 몇 개만 기록되었을 때 명확한 입자와 같은 동작이 관찰되었습니다. 점점 더 많은 전자가 도착하여 기록됨에 따라, 파동 같은 행동의 특징인 명확한 간섭 패턴이 나타났습니다. 따라서 전자는 작은 국소화 된 입자이지만, 그들의 움직임은 고전 역학에 의해 암시 운동의 방정식을 따르지 않는 것으로 보인다. 대신, 그들의 모션은 웨이브 방정식에 의해 지배된다. 따라서, 광자를 통해 처음 관찰된 파입자 이중성은 모든 양자 입자에 내재된 근본적인 동작이다.

이 텍스트는 오픈 탁스, 화학 2e, 섹션 6.3에서적응 : 양자 이론의 개발 .