Dualizm korpuskularno-falowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

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 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:

gdzie i to jednostka urojona, to stała Plancka podzielona przez 2π, H to operator różniczkowy - hamiltonian opisujący całkowitą energię analizowanej cząstki, zaś 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 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].

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.).

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]