Διπλή φύση της ύλης
Εξήγηση της Διπλής Φύσης της Ύλης
Οι έννοιες των κυμάτων και της ύλης είναι γνωστές σε εμάς. Οτιδήποτε έχει καθορισμένη μάζα και καταλαμβάνει καθορισμένο χώρο είναι ύλη και όσα μεταφέρουν ενέργεια μέσα τους χωρίς εντοπισμό χρόνου και χώρου ονομάζονται κύματα. Και τα δύο είναι ικανά να μεταφέρουν ορμή και ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο και ως εκ τούτου μοιράζονται μια διπλή φύση μεταξύ τους. Οδήγησε στη γέννηση των θεωριών που περιβάλλουν τη διττή φύση της ύλης, η οποία παίζει επαναστατικό ρόλο στην ανάπτυξη της επιστήμης, ειδικά στον εικοστό αιώνα.
Διπλή φύση της ύλης
Στο παρελθόν, πολλοί επιστήμονες είτε απέρριπταν είτε άλλαζαν τις παρατηρήσεις τους όταν εμφανίζονταν κάποιες αντιφάσεις σχετικά με τη φύση του φωτός. Ο Αϊνστάιν έχει δείξει την απογοήτευσή του δηλώνοντας ότι δεν μπορούσε να βρει ποια είναι τα κβάντα του φωτός. Κάποιοι το θεώρησαν ως κύμα καθώς μεταφέρει ενέργεια κατά τη διάδοσή του και κάποιοι άλλοι ως ύλη καθώς είναι μια μικροσκοπική συγκέντρωση ύλης που εντοπίζεται σε σχέση με το χρόνο και το χώρο. Αυτές οι αποκλίσεις τους οδήγησαν στο να αμφισβητήσουν τη φύση του φωτός, όπως πού να το τοποθετήσουν, είτε ως κύμα είτε ως θέμα.
Διπλή συμπεριφορά της ύλης
Όταν το φως θεωρείται ως ύλη, έχουμε το φαινόμενο της περίθλασης, της πόλωσης και της παρεμβολής να εφαρμοστεί για αυτό και όταν το δούμε ως ύλη, μπορούμε να εφαρμόσουμε το φαινόμενο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και της ακτινοβολίας μαύρου σώματος. Ως εκ τούτου, συνήχθη το συμπέρασμα ότι όταν το φως αλληλεπιδρά με την ύλη, συμπεριφέρεται ως σωματίδιο και όταν διαδίδεται από το ένα μέρος στο άλλο, συμπεριφέρεται ως κύμα. Χωρίς την παρατήρηση αυτών των μοτίβων συμπεριφοράς του φωτός, δεν θα ήταν δυνατό για τους επιστήμονες να ανακαλύψουν νέες έννοιες στα πεδία της ύλης και των κυμάτων.
Διπλή φύση της ακτινοβολίας
Η ακτινοβολία δεν είναι παρά μια μορφή ενέργειας που μπορεί να μεταφερθεί από το ένα σημείο στο άλλο όταν διατηρηθεί στο διάστημα. Κατατάσσεται σε πολλές στις οποίες η σωματιδιακή ακτινοβολία εμφανίζει τόσο τις ιδιότητες και τις λειτουργίες ενός κύματος όσο και μιας ύλης. Αυτός ο τύπος ακτινοβολίας παράγεται όταν ένα ασταθές άτομο αποσυντίθεται εξαιτίας ορισμένων παραγόντων.
Στην κλασική φυσική, τα σωματίδια και τα κύματα αντιμετωπίζονται ως διακριτές οντότητες. Όμως, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, η ακτινοβολία έχει διπλό χαρακτήρα, καθώς μπορεί να αλλάξει μεταξύ της συμπεριφοράς ως κύματος κάποιες φορές και επίσης ως σωματιδίου άλλες φορές.
Μια εξήγηση για τη διπλή φύση της ύλης
Ο Γάλλος επιστήμονας Louis de Broglie (προφέρεται ως Loui de Broy) πρότεινε τη θεωρία του το 1924 ότι εάν η ακτινοβολία όπως το φως μπορεί να λειτουργήσει ως σωματίδια κατά καιρούς, τότε το αντίστροφο θα πρέπει να ισχύει για τα ηλεκτρόνια. Σύμφωνα με την υπόθεσή του, κάθε ύλη όπως τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια, τα νετρόνια συνδέονται με τη φύση των κυμάτων και τα ονόμασε κύματα ύλης. Αργότερα, οι Davisson και Germer με το πείραμά τους απέδειξαν πειραματικά την υπόθεση των κυμάτων ύλης. Από αυτό το πείραμα, συνήχθη το συμπέρασμα ότι το μήκος κύματος de-Broglie ενός σωματιδίου μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο:λ =1,67 Å̊̊
Στην εξίσωση de Broglie-Bohm, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η κυματική φύση του φωτός κυριαρχεί στη σωματιδιακή φύση που εξαφανίζεται τις περισσότερες φορές. Εξηγεί την αιτία της σκέδασης του φωτός.
Διπλή φύση τύπων ακτινοβολίας και ύλης
Γνωρίζουμε ότι η ορμή των φωτονίων (κύματα φωτός) που έχουν συχνότητα μπορεί να αναπαρασταθεί ως:
p =h/λ (προέρχεται από c =vλ)
Επίσης, ως προς την ορμή, το ίδιο μπορεί να αναπαρασταθεί ως λ =h/p
Ο De-Broglie θεώρησε την παραπάνω εξίσωση ως μια εντελώς γενική που μπορεί να εφαρμοστεί στα σωματίδια.
Στη συνέχεια κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όταν ένα σωματίδιο ταξιδεύει με ταχύτητα v και έχει μάζα m, τότε το μήκος κύματός του μπορεί να αναπαρασταθεί ως:
λ =h/mv =h/p
Αυτή η εξίσωση ονομάζεται εξίσωση μήκους κύματος de-Broglie ή εξίσωση για τα κύματα ύλης. Εδώ, το h αντιπροσωπεύει τη σταθερά του Planck που έχει τιμή 6,62607004 × 10-34 m² kg / s, το p είναι η ορμή του σωματιδίου που είναι γινόμενο της μάζας και της ταχύτητάς του και το λ είναι το μήκος κύματος.
Συμπέρασμα
Μετά από πολλά πειράματα και παρατηρήσεις, καταλήγουμε τελικά στο συμπέρασμα ότι το φως εμφανίζει τη φύση τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων. Η εφεύρεση και οι αναφορές λύνουν έτσι τις αποκλίσεις που υπήρχαν όπως το φως και η ακτινοβολία. Μας βοηθούν επίσης να κατανοήσουμε καλύτερα το φαινόμενο των σωματιδίων, των κυμάτων, καθώς και αυτό του φωτός με το οποίο συγκρίνεται η ταχύτητα κάθε δραστηριότητας στον κόσμο.
