Dualizm korpuskularno-falowy

Światło i w ogóle fala elektromagnetyczna wykazuje dwoistość natury, czyli dualizm. Czasem zachowuje się jak cząstki materii, a znów innym razem jak fala.

Fala elektromagnetyczna wykazuje typowe własności falowe w takich zjawiskach jak dyfrakcja, interferencja i polaryzacja.
Fala elektromagnetyczna wykazuje własności korpuskularne w takich zjawiskach jak zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona.

To czym jest światło, falą, czy strumieniem cząsteczek? Odpowiedź jest zaskakująca - światło czasem jest falą, a czasem strumieniem cząstek! Jest jednym i drugim. Mówiąc inaczej - światło jest dziwne.

Mówimy, że falę elektromagnetyczną, w tym światło charakteryzuje dualizm korpuskularno-falowy. Nie da się zjawisk świetlnych opisywać tylko za pomocą teorii fal lub tylko za pomocą pojęcia kwantu. Najlepiej jak do tej pory naturę fal elektromagnetycznych opisuje mechanika kwantowa.

Pytania

Dlaczego posiadanie własności falowych i korpuskularnych jest dziwne?

Weźmy na przykład interferencję. Jeżeli spójne fale nachodzą na siebie w pewnych punktach są wygaszane, a w innych wzmacniane. Są takie punkty ośrodka, w których fala wręcz zanika, a winnych miejscach amplituda drgań jest większa niż amplitudy drgań każdej z fal z osobna. Co by to oznaczało na przykład dla piłek golfowych? Trudno sobie to wyobrazić.

Inne zagadnienia z tej lekcji

Fizyka klasyczna a kwantowa

Mechanika kwantowa zajmuje się ruchem mikrocząstek i stanowi podstawę dla fizyki cząstek elementarnych, atomu, fizyki jądrowej, fizyki ciała stałego, chemii, astrofizyki. Mechanika zrywa z determinizmem, tak powszechnym w mechanice klasycznej.

Efekt fotoelektryczny

Efekt fotoelektryczny lub zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, fotoemisja elektronowa jest to zjawisko emisji elektronów z powierzchni metali pod wpływem światła (fali elektromagnetycznej) o odpowiedniej częstotliwości.

Efekt Comptona

Efekt Comptona, zjawisko Comptona jest to zjawisko rozpraszania kwantów promieniowania γ (gamma) oraz kwantów promieniowania rentgenowskiego na elektronach swobodnych lub słabo związanych.

Foton

Foton to kwant promieniowania elektromagnetycznego, w tym światła widzialnego. To pewna porcja światła. Foton jest cząstką elementarną, poruszającą się z prędkością światła o masie spoczynkowej równej zeru.

Fale de Broglie'a

W 1924 roku Luis de Broglie wysunął hipotezę, że dualizm korpuskularno-falowy dotyczy także cząstek materialnych. Czy zatem fale materii istnieją? Uczony założył, że nie ma powodu, dla którego wzór na pęd fotonów nie można by było zastosować dla cząstek materialnych - o ile uda się doświadczalnie potwierdzić falistą strukturę materii.

Zasada nieoznaczoności

Iloczyn niepewności pary wielkości fizycznych, które są kanonicznie sprzężone, jest nie mniejszy niż stała Plancka.