Dualizm korpuskularno-falowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

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:

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

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

gdzie:

jednostka urojona,
stała Plancka podzielona przez 2π,
operator różniczkowyhamiltonian opisujący całkowitą energię analizowanej cząstki,
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 opisuje prawdopodobieństwo wystąpienia danej cząstki w określonym miejscu przestrzeni w objętości Prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w całej przestrzeni jest równe 1 (jesteśmy pewni, że gdzieś jest). Stąd

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 cząsteczka chemiczna, dla której zaobserwowano dualizm korpuskularno-falowy miała 58 (ftalocyjanina) lub 114 atomów (pochodna ftalocjaniny)[1][2].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Largest Molecules Yet Behave Like Waves in Quantum Double-Slit Experiment, www.livescience.com [dostęp 2017-11-22].
  2. Thomas Juffmann i inni, Real-time single-molecule imaging of quantum interference, „Nature Nanotechnology”, 7 (5), 2012, s. 297–300, DOI10.1038/nnano.2012.34, ISSN 1748-3395 [dostęp 2017-11-24] (ang.).