Dualizm korpuskularno falowy
Dualizm korpuskularno-falowy
Podstawowe założenia fizyki kwantowej
W fizyce kwantowej nie istnieje pojęcie toru cząstki, które jest podstawowym pojęciem w klasycznym opisie ruchu. Falowe cechy cząstek mikroświata nie pozwalają na ich dokładne zlokalizowanie. Położenie i prędkość mikrocząstki mogą być określone tylko w pewnych przedziałach wartości. Jest to właściwość mikroświata, którą wyraża zasada nieoznaczoności Heisenberga.
Falowa natura cząstek materii
Poruszające się elektrony, protony, neutrony, cząstki α (jądra helu), a nawet całe atomy wykazują dyfrakcję i interferencję, które są zjawiskami typowymi dla fal. Im mniejsza masa cząstki, tym łatwiej zaobserwować jej właściwości falowe, gdyż ze wzrostem masy maleje długość fali związanej z cząstką. Przykładowo fala związana z piłką tenisową poruszającą się z szybkością 50 m/s jest około 10 27 razy mniejsza od długości fali światła fioletowego. Dyfrakcja takiej fali może być zauważona...
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Korpuskularna natura promieniowania elektromagnetycznego ujawnia się między innymi, w zjawisku fotoelektrycznym, które znajduje szerokie zastosowanie w wielu urządzeniach elektronicznych. Polega ono na wybijaniu elektronów z metalu przez fotony promieniowania elektromagnetycznego. Jeśli metalowa płytka,na którą pada światło jest częścią obwodu elektrycznego (katodą), to uwolnione przez światło elektrony mogą brać udział w przewodzeniu prądu. Układ elektryczny sterowany światłem...
Opis cząstek materii za pomocą funkcji falowej
Ponieważ cząstki kwantowe mają taką naturę, że nie można dokładnie podać ich położenia, to określamy jedynie prawdopodobieństwo obecności cząstki w danym punkcie przestrzeni. Wykorzystuje się do tego celu funkcję falową, która jest rozwiązaniem różniczkowego równania Schrödingera. Równanie to spełnia w fizyce kwantowej, taką samą rolę jak równanie Newtona F=m⋅a w fizyce klasycznej.
Fale de Broglie’a
Każda cząstka materialna poruszająca się z określoną prędkością jest jednocześnie falą, której długość zależy odwrotnie proporcjonalnie od jej pędu zgodnie ze wzorem de Broglie’a : Fale związane z cząstkami materii nazywamy falami de Broglie’a. Mikrocząstki naszego świata raz zachowują się jak cząstki, a innym razem ujawniają swoje właściwości falowe. Nie są więc ani cząstkami, ani falami. Są jednym i drugim równocześnie.
Podwójna natura promieniowania elektromagnetycznego
Światło ma podwójną naturę. W pewnych zjawiskach ujawnia ono swoje właściwości falowe, a w innych zachowuje się jak strumień cząstek, które nazywamy fotonami . Fotony nie mają masy, lecz posiadają energię. Energia jednego fotonu nosi nazwę kwantu energii. Światło jest więc równocześnie falą i strumieniem fotonów . Między wielkościami opisującymi światło jako falę, takimi jak długość i częstotliwość fali, a wielkościami opisującymi światło jako strumień fotonów, takimi jak pęd fotonu i...
Najważniejsze cechy odróżniające cząstki od fal
Cechy cząstek Cechy fal Cząstka jest zlokalizowana. Fala jest rozciągła. Cząstki nie mogą się nakładać na siebie tak jak fale. Fale mogą się wzmacniać lub wygaszać nakładając się na siebie. Na skutek ruchu cząstki następuje przemieszczenie materii skupionej w cząstce. Fala polega na przemieszczaniu się zaburzeń ośrodka materialnego lub zaburzeń pola elektromagnetycznego,podczas gdy ośrodek nie ulega przemieszczeniu. Właściwości...
Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Zasada nieoznaczoności Heisenberga mówi, że nie jest możliwy jednoczesny dokładny pomiar położenia cząstki i jej pędu, co zapisujemy: gdzie Δx i Δp oznaczają odpowiednio nieokreśloność położenia i pędu. Jeśli iloczyn tych dwóch nieokreśloności jest stały, to znaczy, że im dokładniej jest określony pęd cząstki (prędkość), tym mniej dokładnie wiemy, jakie wtedy było jej położenie i odwrotnie. Wynika z tego, że mikrocząstka nigdy nie będzie w stanie, w którym miałaby jednocześnie...
Pojęcie dualizmu korpuskularno-falowego
Pojęcie dualizmu korpuskularno-falowego obejmuje zarówno dwoistą naturę promieniowania elektromagnetycznego (światła), które jest jednocześnie falą i strumieniem fotonów, jak i dwoistą naturę cząstek materii, które są jednocześnie falami. Istnieją liczne dowody na to, że z każdą poruszającą się cząstką związać można falę. Współistnienie właściwości falowych i korpuskularnych jest wyraźnie zauważalne dla mikrocząstek, takich jak np. fotony, elektrony, protony, neutrony. Falowe właściwości...