O físico francês Louis de Broglie ganhou o Prêmio Nobel em 1929 por um trabalho inovador em mecânica quântica. Seu trabalho para mostrar matematicamente como as partículas subatômicas compartilham algumas propriedades das ondas foi provado mais tarde correto através do experimento.
Dualidade entre Partículas e Ondas

Diz-se que partículas que exibem propriedades de ondas e partículas têm partículas de onda dualidade
. Esse fenômeno natural foi observado pela primeira vez na radiação eletromagnética, ou luz, que pode ser descrita como uma onda eletromagnética ou uma partícula conhecida como fóton.

Ao agir como uma onda, a luz segue as mesmas regras que as outras ondas. na natureza. Por exemplo, em um experimento de fenda dupla, os padrões resultantes de interferência de ondas mostram a natureza das ondas da luz.

Em outras situações, a luz exibe um comportamento semelhante a uma partícula, como ao observar o efeito fotoelétrico ou a dispersão de Compton. Nesses casos, os fótons parecem mover-se em pacotes discretos de energia cinética, seguindo as mesmas regras de movimento de qualquer outra partícula (embora os fótons não tenham massa).
Ondas de Matéria e a Hipótese de de Broglie

The de Broglie hipótese é a ideia de que a matéria (qualquer coisa com massa) também pode exibir propriedades semelhantes a ondas. Além disso, essas ondas de matéria resultantes são centrais para uma compreensão mecânica quântica do mundo - sem elas, os cientistas não seriam capazes de descrever a natureza em sua menor escala.

Assim, a natureza das ondas da matéria é mais perceptível em teoria quântica, por exemplo, ao estudar o comportamento dos elétrons. De Broglie foi capaz de determinar matematicamente qual seria o comprimento de onda de um elétron conectando a equação de equivalência massa-energia de Albert Einstein (E \u003d mc ^{2) à equação de Planck (E \u003d hf), a equação de velocidade de onda (v \u003d λf ) e momento em uma série de substituições.}

Definir as duas primeiras equações iguais entre si, pressupondo que as partículas e suas formas de onda teriam energias iguais:
E \u003d mc ^ 2 \u003d hf

(onde E
é energia, m
é massa e c
é a velocidade da luz no vácuo, h
é a constante de Planck e f
é frequência).

Então, porque partículas maciças não viajam na velocidade da luz, substituindo c
pela velocidade da partícula v
:
mv ^ 2 \u003d hf

Em seguida, substituindo f
por v /λ
(da equação da velocidade da onda, onde λ
[ , 3, [[lambda] é o comprimento de onda) e simplifica:
\\ lambda \u003d \\ frac {h} {mv}

Finalmente, porque o momento p
é igual à massa m
times speed v:

\\ lambda \u003d \\ frac {h} {p}

Isso é conhecido como a equação de Broglie. Como em qualquer comprimento de onda, a unidade de medida padrão para o comprimento de onda de Broglie é metros (m).
de Cálculos do comprimento de onda de Broglie

Dicas

comprimento de onda para uma partícula de momento p
é dado por: λ \u003d h /p

onde λ

é o comprimento de onda em metros (m), h
é a constante de Planck em segundos de joule (6,63 × 10 ^{-34 Js) e p
é o momento em quilogramas- metros por segundo (kgm /s).}

Exemplo: Qual é o comprimento de onda de De Broglie de 9,1 × 10 ^{-31 × 10 6 m /s?}

Desde:

Observe que para massas muito grandes - ou seja, algo na escala de objetos do cotidiano, como uma bola de beisebol ou um carro - esse comprimento de onda se torna muito pequeno. Em outras palavras, o comprimento de onda de De Broglie não tem muito impacto no comportamento de objetos que podemos observar sem ajuda; não é necessário determinar onde um campo de beisebol vai pousar ou quanta força é necessária para empurrar um carro pela estrada. O comprimento de onda de um elétron de Broglie, no entanto, é um valor significativo na descrição do que os elétrons fazem, já que a massa restante de um elétron é pequena o suficiente para colocá-lo na escala quântica.