Materiegolven

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

De hypothese van De Broglie beschrijft het fenomeen dat alle materie een golfkarakter heeft dat afhangt van de massa en de snelheid van het deeltje. Dit worden materiegolven genoemd.

Inhoud 1 Geschiedenis 2 Vergelijkingen van De Broglie 3 Toepassingen 4 Referenties 5 Zie ook

[bewerk] Geschiedenis

Materiegolven zijn in 1924 voor het eerst gepostuleerd in het proefschrift van De Broglie^[1] en zijn in 1927 voor het eerst experimenteel waargenomen door Clinton Davisson en Lester Germer. In 1929 heeft De Broglie de Nobelprijs voor de Natuurkunde gekregen voor zijn werk over materiegolven.^[2]

Voor 1900 was men er van overtuigd dat licht een golfverschijnsel was. Dit kon experimenteel bevestigd worden door interferentie proeven met licht. In 1901 echter postuleerde Max Planck dat licht ook opgevat kon worden als deeltjes met energie , waarbij ν staat voor de frequentie en h voor een constante, de Constante van Planck. Met behulp van deze stelling kon hij de straling van zwarte lichamen beschrijven. Deze hypothese werd in 1906 overgenomen door Einstein om het foto-elektrisch effect te beschrijven. Begin jaren twintig van de 20ste eeuw was men dus reeds bekend met het feit dat elektromagnetische straling zich zowel kan voordoen als een golf en als een deeltje, de zogenaamde golf-deeltje dualiteit. De Broglie stelde in 1924 dat deze golf-deeltje dualiteit ook de andere kant op werkt; een deeltje (bijvoorbeeld een elektron of atoom) kan zich ook voordoen als een golf.

[bewerk] Vergelijkingen van De Broglie

De eerste vergelijking van De Broglie geeft het verband tussen de golflengte en de impuls van een deeltje:

met

• λ de golflengte van het deeltje
• h de constante van Planck
• p de impuls van het deeltje
• m de rustmassa van het deeltje
• v de snelheid van het deeltje
• γ de Lorentzfactor
• c de lichtsnelheid in vacuüm.

Hoe groter de energie van het deeltje, hoe groter de frequentie en hoe korter de golflengte. De tweede vergelijking van De Broglie relateert de frequentie van de materiegolf aan de totale energie van het deeltje:

met

• f de frequentie van het deeltje
• E de totale energie van het deeltje

[bewerk] Toepassingen

Reeds in 1931 is met behulp van de theorie van materiegolven een elektronenmicroscoop gebouwd door Ernst Ruska die daar in 1986 de Nobelprijs voor de natuurkunde voor heeft gekregen. Het principe is gebaseerd op het feit dat in een elektronenmicroscoop de snelheid van de elektronen zo geregeld kan worden dat de golflengte van de elektronen een stuk kleiner wordt dan die van licht. Hierdoor kan een elektronenmicroscoop veel kleinere structuren bekijken dan een standaard lichtmicroscoop.

[bewerk] Referenties

1. ^ L. de Broglie, Recherches sur la théorie des quanta (Researches on the quantum theory), Thesis (Paris), 1924; L. de Broglie, Ann. Phys. (Paris) 3, 22 (1925). Reprinted in Ann. Found. Louis de Broglie 17 (1992) p. 22.
2. ^ Broglie, Louis de, The wave nature of the electron, Nobel Lecture, December 12, 1929

[bewerk] Zie ook