Dualizm korpuskularno-falowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Mechanika kwantowa
Quantum intro pic-smaller.png
\Delta x\, \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}
Zasada nieoznaczoności Heisenberga
Równanie Schrödingera
Wstęp
Aparat matematyczny
Koncepcje podstawowe
Stan kwantowy  · Funkcja falowa  · Superpozycja  · Splątanie kwantowe  · Pomiar  · Nieoznaczoność  · Reguła Pauliego  · Dualizm korpuskularno-falowy  · Dekoherencja kwantowa  · Twierdzenie Ehrenfesta  · Tunelowanie
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[1].

Przypisy

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]