Хвиля де Бройля. Як визначити довжину хвилі де Бройля: формула

У 1924 році молодий французький фізик-теоретик Луї де Бройль ввів у науковий обіг поняття про хвилі матерії. Це сміливе теоретичне припущення розповсюдило властивість корпускулярно-хвильового дуалізму (подвійності) на всі прояви матерії – не тільки на випромінювання, але і на будь-які частинки речовини. І хоча сучасна квантова теорія розуміє «хвилю матерії» інакше, ніж автор гіпотези, цей фізичний феномен, пов’язаний з речовими частинками, що носить його ім’я – хвиля де Бройля.

Історія народження поняття

Запропонована в 1913 році Н. Бором полуклассическая модель атома була заснована на двох постулатах:

  1. Момент кількості руху (імпульсу) електрона в атомі не може бути яким завгодно. Він завжди пропорційний величині nh/2π, де n – будь-яке ціле число, починаючи з 1, а h – постійна Планка, присутність якої у формулі ясно свідчить про те, що момент імпульсу частинки квантован. Отже, в атомі існує набір дозволених орбіт, з яким тільки й може рухатися електрон, і, перебуваючи на них, він не випромінює, тобто не втрачає енергію.
  2. Випромінювання або поглинання енергії атомних електронів відбувається при переході з однієї орбіти на іншу, і кількість його дорівнює різниці енергій, що відповідають цим орбітах. Оскільки проміжних станів між дозволеними орбітами немає, випромінювання також суворо квантується. Частота його дорівнює (E1 – E2)/h, це прямо випливає з формули Планка для енергії E = hν.

Отже, боровська модель атома «заборонила» електрону випромінювати на орбіті і перебувати між орбітами, однак рух його розглядала класично, подібно обігу планети навколо Сонця. Де Бройль шукав відповідь на питання, чому електрон поводиться саме так. Не можна природним чином пояснити наявність допустимих орбіт? Він припустив, що електрону обов’язково має супроводжувати деяка хвиля. Саме її присутність змушує частку «вибирати» тільки такі орбіти, на яких ця хвиля вкладається ціле число разів. У цьому й полягав зміст цілочисельного коефіцієнта в постулированной Бором формулою.

Дивіться також:  Освітні установи в Росії. Державні і недержавні освітні установи

З гіпотези випливало, що, електронна хвиля де Бройля – не електромагнітна, і хвильові параметри повинні бути властиві будь-яким частинкам матерії, а не тільки електронам в атомі.