Dualizm korpuskularno-falowy

Mechanika kwantowa

$\Delta x\, \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}$

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Równanie Schrödingera Wstęp Aparat matematyczny Tło Mechanika klasyczna  · Stara teoria kwantów  · Interferencja  · Notacja Diraca  · Hamiltonian Koncepcje podstawowe Stan kwantowy  · Funkcja falowa  · Superpozycja  · Splątanie kwantowe  · Pomiar  · Nieoznaczoność  · Reguła Pauliego  · Dualizm korpuskularno-falowy  · Dekoherencja kwantowa  · Twierdzenie Ehrenfesta  · Tunelowanie Doświadczenia Doświadczenie Younga  · Doświadczenie Davissona-Germera  · Doświadczenie Francka-Hertza  · Doświadczenie Sterna-Gerlacha  · Eksperymenty testujące twierdzenie Bella  · Doświadczenie Poppera  · Kot Schrödingera  · Problem testowania bomb Elitzura-Vaidmana  · Gumka kwantowa Sformułowania Obraz Schrödingera  · Obraz Heisenberga  · Obraz Diraca  · Mechanika macierzowa  · Suma po historiach Równania Równanie Schrödingera  · Równanie Pauliego  · Równanie Kleina-Gordona  · Równanie Diraca  · Wzór Rydberga Interpretacje de Broglie'a-Bohma  · Świadomość wywyołuje kolaps  · Spójne historie kwantowe  · Kopenhaska  · Statystyczna  · Zmiennych ukrytych  · Wielu światów  · Logika kwantowa  · Popularna  · Stochastyczna  · Transakcjonalna Zagadnienia zaawansowane Informatyka kwantowa  · Teoria rozpraszania  · Kwantowa teoria pola  · Chaos kwantowy Znani uczeni Planck  · Bohr  · Sommerfeld  · Bose  · Kramers  · Heisenberg  · Born  · Jordan  · Pauli  · Dirac  · de Broglie  · Schrödinger  · von Neumann  · Wigner  · Feynman  · Candlin  · Bohm  · Everett  · Bell  · Wien

Dualizm korpuskularno-falowy – cecha obiektów kwantowych (np. fotonów, czy elektronów) polegająca na przejawianiu, w zależności od sytuacji, właściwości falowych (dyfrakcja, interferencja) lub korpuskularnych (dobrze określona lokalizacja, pęd).

Zgodnie z mechaniką kwantową cała materia charakteryzuje się takim dualizmem, chociaż uwidacznia się on bezpośrednio tylko w bardzo subtelnych eksperymentach wykonywanych na atomach, fotonach, czy innych obiektach kwantowych.

Dualizm korpuskularno-falowy jest ściśle związany z falami de Broglie'a, koncepcją która przyczyniła się do powstania mechaniki kwantowej, a w szczególności do wyprowadzenia równania Schrödingera.

Równanie:

$\lambda=\frac{h}{p}$

gdzie h jest stałą Plancka, łączy wielkości falowe (długość fali λ) z korpuskularnymi (pęd p).

Dualizm korpuskularno-falowy w sformalizowanym języku mechaniki kwantowej można opisać posługując się równaniem Schrödingera:

$H \psi (\vec{x},t) = i \hbar {\partial\over\partial t} \psi (\vec{x},t)$

gdzie i to jednostka urojona, $\hbar$ to stała Plancka podzielona przez 2π, H to operator różniczkowy - hamiltonian opisujący całkowitą energię analizowanej cząstki, zaś $\psi (\vec{x},t)=\psi_R (\vec{x},t)+i \psi_I (\vec{x},t)$ to funkcja falowa analizowanej cząstki (funkcje falowe są funkcjami zespolonymi), opisuje możliwe stany czyste danej cząstki kwantowej.

Otrzymana w wyniku rozwiązania tego równania funkcja falowa (stąd "falowość"), a dokładniej kwadrat modułu funkcji falowej $|\psi|^2 = (\psi_R (\vec{x},t))^2+(\psi_I (\vec{x},t))^2$ opisuje prawdopodobieństwo wystąpienia danej cząstki w określonym miejscu $(\vec{x},t)$ przestrzeni w objętości $d^3x$. Prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w całej przestrzeni jest równe 1 (jesteśmy pewni, że gdzieś jest). Stąd

$\int d^3x |\psi|^2 =1.$

Dokonując pomiaru położenia cząstki zawsze znajdujemy ją w konkretnym miejscu w przestrzeni (ściślej, rejestruje ją konkretny detektor), w jednym i tylko jednym z punktów dla których funkcja falowa nie wynosi zero. To ma miejsce bez względu na to jak bardzo rozpościera się obszar w którym funkcja falowa nie ma wartości zerowych. Stąd "korpuskularność".

Największa cząstka, dla której zaobserwowano dualizm korpuskularno-falowy miała 58 lub 114 atomów.

Zobacz też

• zjawisko Comptona - najbardziej znany dowód na dualną naturę światła