Viļņu daļiņu dualitāte raksturo fotoni un subatomiskās daļiņas, lai parādītu gan viļņu, gan daļiņu īpašības. Viļņu daļiņu dualitāte ir svarīga kvantu mehānikas sastāvdaļa, jo tā piedāvā veidu, kā izskaidrot, kāpēc jēdzieni "vilnis" un "daļiņa", kas darbojas klasiskajā mehānikā, neaptver kvantu objekti. Gaismas duālais raksturs pieņēma pēc 1905. gada, kad Alberts Einšteins aprakstīja gaismu fotonu izteiksmē, kas izstādīja daļiņu īpašības un pēc tam iepazīstināja ar savu slaveno rakstu par īpašo relativitāti, kurā gaisma darbojās kā lauks no viļņiem.
Daļiņas, kas parāda viļņu-daļiņu divdabību
Ir pierādīta viļņu daļiņu divdabība fotoniem (gaisma), elementārajām daļiņām, atomiem un molekulām. Tomēr lielāku daļiņu, piemēram, molekulu, viļņu īpašībām ir ārkārtīgi īss viļņu garums, un tās ir grūti noteikt un izmērīt. Lai aprakstītu makroskopisko entītiju izturēšanos, parasti pietiek ar klasisko mehāniku.
Pierādījumi par viļņu daļiņu dualitāti
Neskaitāmi eksperimenti ir apstiprinājuši viļņu-daļiņu divdabību, taču daži īpaši agri eksperimenti noslēdza diskusijas par to, vai gaisma sastāv no viļņiem vai daļiņām:
Fotoelektriskais efekts - gaisma uzvedas kā daļiņas
fotoelektriskais efekts ir parādība, kad metāli, nonākot gaismas iedarbībā, izstaro elektronus. Uzvedība fotoelektroni nevarētu izskaidrot ar klasisko elektromagnētisko teoriju. Heinrihs Hercs atzīmēja, ka ultravioletās gaismas spīdēšana uz elektrodiem uzlaboja to spēju radīt elektriskas dzirksteles (1887). Einšteins (1905) paskaidroja fotoelektrisko efektu, kas rodas no gaismas, ko nes diskrētās kvantētās paketēs. Roberta Millikana eksperiments (1921) apstiprināja Einšteina aprakstu un noveda pie tā, ka Einšteins 1921. gadā ieguva Nobela prēmiju par "viņa atklāto likumu fotoelektriskais efekts "un Millikans 1923. gadā ieguva Nobela prēmiju par viņa darbu pie elementārā elektrības uzlādes un fotoelementa efekts ".
Deivisa-Germera eksperiments - gaisma uzvedas kā viļņi
Deivisa-Germera eksperiments apstiprināja deBroglie hipotēzi un kalpoja par pamatu kvantu mehānikas formulēšanai. Eksperiments būtībā piemēroja Braga difrakcijas likumu daļiņām. Eksperimentālais vakuuma aparāts izmērīja elektronu enerģijas, kas izkaisītas no apsildāmās stieples pavediena virsmas un ļāva saskarties ar niķeļa metāla virsmu. Elektronu staru kūli varēja pagriezt, lai izmērītu leņķa maiņas ietekmi uz izkaisītajiem elektroniem. Pētnieki atklāja, ka izkliedētā starojuma intensitāte sasniedza maksimumu noteiktos leņķos. Tas norādīja uz viļņu izturēšanos un to var izskaidrot, piemērojot Braga likumu niķeļa kristāla režģa atstatumam.
Tomasa Younga divkāršās spraugas eksperiments
Younga divkāršās spraugas eksperimentu var izskaidrot, izmantojot viļņu-daļiņu dualitāti. Izstarotā gaisma virzās prom no tā avota kā elektromagnētiskais vilnis. Saskaroties ar spraugu, vilnis iziet cauri spraugai un sadalās divos viļņu frontos, kuri pārklājas. Trieciena brīdī uz ekrāna viļņu lauks "sabrūk" vienā punktā un kļūst par fotonu.