A hullám-részecske dualitás leírja a fotonok és szubatomi részecskék, hogy mind a hullámok, mind a részecskék tulajdonságait megmutatják. A hullámrészecskék kettőssége a kvantummechanika fontos része, mivel lehetőséget ad annak magyarázatára, hogy a klasszikus mechanikában működő „hullám” és „részecske” fogalmak miért nem fedik le a kvantum tárgyak. A fény kettős jellege elfogadottá vált 1905 után, amikor Albert Einstein a fényt fotonok szerint írta le, amelyek bemutatta a részecskék tulajdonságait, majd bemutatta híres írását a speciális relativitáselmélettel kapcsolatban, amelyben a fény mezőként működött hullámok.
Részecskék, amelyek megmutatják a hullám-részecske kettősségét
Kimutatták a hullám-részecskék kettősségét fotonok (fény), elemi részecskék, atomok és molekulák esetében. A nagyobb részecskék, például a molekulák hullámtulajdonságai azonban rendkívül rövid hullámhosszúak, és nehéz felismerni és mérni. A klasszikus mechanika általában elegendő a makroszkopikus entitások viselkedésének leírására.
Bizonyítékok a hullám-részecske kettősségére
Számos kísérlet hitelesítette a hullám-részecske-kettősséget, de vannak néhány korai kísérlet, amelyek véget vettek annak a vitának, hogy a fény hullámokból vagy részecskékből áll-e:
Fotoelektromos hatás - a részecskékként viselkedik
Az fotoelektromos hatás az a jelenség, amikor a fém elektronokat bocsát ki, amikor fénynek vannak kitéve. Viselkedése a fotoelektronokat nem magyarázható a klasszikus elektromágneses elmélettel. Heinrich Hertz megjegyezte, hogy az ultraibolya fény ragyogása az elektródokon javította elektromos szikraképző képességüket (1887). Einstein (1905) a fotoelektromos hatást úgy magyarázza, hogy a diszkrét kvantált csomagokban hordozott fény eredményeként jön létre. Robert Millikan kísérlete (1921) megerősítette Einstein leírását és ahhoz vezetett, hogy Einstein 1921-ben megnyerte a Nobel-díjat azért, mert "felfedezte a a fotoelektromos effektus "és Millikan 1923-ban Nobel-díjat nyert" a villamosenergia-töltéssel és a fotoelektromos árammal kapcsolatos munkájáért " hatás".
Davisson-Germer kísérlet - Világosan viselkedik, mint a hullámok
A Davisson-Germer kísérlet megerősítette a deBroglie hipotézist és alapjául szolgált a kvantummechanika megfogalmazásához. A kísérlet alapvetően a Bragg diffrakciós törvényét alkalmazta a részecskékre. A kísérleti vákuumkészülék megmérte a felmelegített huzalszál felületétől szétszórt elektronenergiákat, és hagyta, hogy a nikkel-fém felületére ütközzenek. Az elektronnyaláb elforgatható volt, hogy megmérjük a szétszórt elektronokra gyakorolt szög változásának hatását. A kutatók megállapították, hogy a szétszórt sugár intenzitása bizonyos szögekben tetőzött. Ez jelezte a hullám viselkedését és megmagyarázható a Bragg-törvény alkalmazásával a nikkel-kristályrács-távolságokra.
Thomas Young kettős résű kísérlete
Young kettős hasított kísérlete magyarázható hullám-részecske kettősség felhasználásával. A kibocsátott fény elektromágneses hullámként elmozdul a forrásától. A rés észlelésekor a hullám áthalad a résen, és két hullámfrontra oszlik, amelyek átfedésben vannak. A képernyőre történő ütközés pillanatában a hullámtér "összeomlik" egyetlen pontba, és fotonná válik.