تعريف ثنائية الموجة للجسيمات

موجة ثنائية الجسيمات تصف خصائص الفوتونات والجزيئات دون الذرية لإظهار خصائص كل من الأمواج والجزيئات. تعد ثنائية الموجات الجزيئية جزءًا مهمًا من ميكانيكا الكم لأنها توفر طريقة لشرح سبب عدم تغطية مفاهيم "الموجة" و "الجزيئات" ، التي تعمل في الميكانيكا الكلاسيكية ، بسلوك الكم شاء. اكتسبت طبيعة الضوء المزدوج القبول بعد عام 1905 ، عندما وصف ألبرت أينشتاين الضوء من حيث الفوتونات ، والتي عرضت خصائص الجسيمات ، ثم قدم ورقته الشهيرة حول النسبية الخاصة ، حيث كان الضوء بمثابة حقل الأمواج.

تم إثبات ازدواجية الموجات للجسيمات للفوتونات (الضوء) ، والجسيمات الأولية ، والذرات ، والجزيئات. ومع ذلك ، فإن خصائص الموجة للجزيئات الكبيرة ، مثل الجزيئات ، لها أطوال موجية قصيرة للغاية ويصعب اكتشافها وقياسها. الميكانيكا الكلاسيكية كافية عمومًا لوصف سلوك الكيانات العيانية.

أثبتت تجارب عديدة صحة ازدواجية جسيم الموجة ، ولكن هناك بعض التجارب المبكرة المحددة التي أنهت الجدل حول ما إذا كان الضوء يتكون من الأمواج أو الجزيئات:

التأثير الكهروضوئي - الضوء يتصرف كجسيمات

ال التأثير الكهروضوئي هي الظاهرة التي تصدر فيها المعادن الإلكترونات عند تعرضها للضوء. سلوك الكهروضوئية لا يمكن تفسيره من خلال النظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية. أشار هاينريش هيرتز إلى أن الضوء فوق البنفسجي المشرق على الأقطاب الكهربائية يعزز من قدرتهم على إنتاج شرارات كهربائية (1887). أوضح آينشتاين (1905) التأثير الكهروضوئي على أنه ناتج عن ضوء يحمل في عبوات كمّية منفصلة. أكدت تجربة روبرت ميليكان (1921) وصف أينشتاين وأدت إلى فوز أينشتاين بجائزة نوبل في عام 1921 عن "اكتشافه لقانون التأثير الكهروضوئي "وفوز مليكان بجائزة نوبل عام 1923 عن" عمله في تهمة الكهرباء الأولية وعلى الكهروضوئية تأثير".

تجربة Davisson-Germer - الضوء يتصرف كأمواج

أكدت تجربة Davisson-Germer فرضية deBroglie وكانت بمثابة أساس لصياغة ميكانيكا الكم. طبقت التجربة بشكل أساسي قانون حيود براج على الجسيمات. قاس جهاز الفراغ التجريبي طاقات الإلكترون المنتشرة من سطح خيوط الأسلاك المسخنة وسمح بضرب سطح معدن النيكل. يمكن تدوير شعاع الإلكترون لقياس تأثير تغيير الزاوية على الإلكترونات المبعثرة. وجد الباحثون أن شدة الشعاع المتناثر بلغت ذروتها في زوايا معينة. يشير هذا السلوك الموجي ويمكن تفسيره من خلال تطبيق قانون Bragg على تباعد شعرية الكريستال النيكل.

تجربة توماس يونج ذات الشق المزدوج

يمكن شرح تجربة يونغ المزدوجة الشق باستخدام ثنائية الجسيمات الموجية. يتحرك الضوء المنبعث بعيدًا عن مصدره كموجة كهرومغناطيسية. عند مواجهة شق ، تمر الموجة عبر الفتحة وتنقسم إلى جبهتين موجيتين تتداخلان. في لحظة التأثير على الشاشة ، ينهار حقل الموجة إلى نقطة واحدة ويصبح فوتونًا.