Гипотеза де Бройля. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц

В 1924г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу: корпускулярно-волновая двойственность свойств, установленная для света, имеет универсальный характер. Все частицы, имеющие конечный импульс, обладают волновыми свойствами. Движению частиц соответствует некоторый волновой процесс.

С каждым движущимся микрообъектом связываются корпускулярные характеристики: энергия E и импульс и волновые характеристики - длина волны λ или частота ν. Полная энергия частицы и ее импульс определятся формулами

; (1.1.1)

. (1.1.2)

Длина волны, связанной с движущейся частицей, определится выражением

. (1.1.3)

Выражение (1.1.3) называется формулой де Бройля.

Получим выражение для дебройлевской длины волны заряженной частицы (например, электрона), прошедшей ускоряющую разность потенциалов . Рассмотрим случай, когда скорость частицы много меньше скорости света, т.е. v .

Кинетическая энергия электрона равна работе сил электрического поля и определится выражением

; (1.1.4)

отсюда скорость электрона равна

(1.1.5)

Поставим выражение для скорости электрона v в формулу де Бройля, получим:

» м. (1.1.6)

Например, при Δφ = 100 В длина волны де Бройля электрона составляет приблизительно 1,23^. 10^-10 м.

Экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля получено в опытах по дифракции электронов на кристаллах[1]. Рассмотрим кратко сущность этих опытов.