Η δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων περιγράφει τις ιδιότητες του φωτόνια και υποατομικά σωματίδια για να παρουσιάζουν ιδιότητες τόσο των κυμάτων όσο και των σωματιδίων. Η δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων είναι ένα σημαντικό μέρος της κβαντικής μηχανικής, καθώς προσφέρει έναν τρόπο να εξηγήσει γιατί οι έννοιες του "κύματος" και του "σωματιδίου", οι οποίες λειτουργούν στην κλασσική μηχανική, δεν καλύπτουν τη συμπεριφορά ποσοστό αντικείμενα. Η διπλή φύση του φωτός κέρδισε την αποδοχή μετά το 1905, όταν ο Albert Einstein περιγράφει το φως από άποψη φωτονίων, το οποίο εξέθεσε τις ιδιότητες των σωματιδίων και στη συνέχεια παρουσίασε το περίφημο χαρτί του για την ειδική σχετικότητα, στο οποίο το φως ενήργησε ως πεδίο των κυμάτων.
Σωματίδια που παρουσιάζουν Δυνατότητα Κυματισμού-Σωματιδίων
Η δυαδικότητα του σωματιδιακού κύματος έχει καταδειχθεί για φωτόνια (ελαφρά), στοιχειώδη σωματίδια, άτομα και μόρια. Ωστόσο, οι ιδιότητες κυμάτων των μεγαλύτερων σωματιδίων, όπως τα μόρια, έχουν εξαιρετικά μικρά μήκη κύματος και είναι δύσκολο να ανιχνευθούν και να μετρηθούν. Η κλασική μηχανική είναι γενικά επαρκής για να περιγράψει τη συμπεριφορά των μακροσκοπικών οντοτήτων.
Αποδεικτικά στοιχεία για την Duality σωματιδίων κυμάτων
Πολλά πειράματα έχουν επικυρώσει τη δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων, αλλά υπάρχουν μερικά συγκεκριμένα πρώιμα πειράματα που κατέληξαν στη συζήτηση για το αν το φως αποτελείται είτε από κύματα είτε από σωματίδια:
Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο - Τα ελαφριά συμπεριφέρονται ως σωματίδια
ο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι το φαινόμενο όπου τα μέταλλα εκπέμπουν ηλεκτρόνια όταν εκτίθενται στο φως. Η συμπεριφορά του τα φωτοηλεκτρικά δεν μπορούσε να εξηγηθεί από την κλασσική ηλεκτρομαγνητική θεωρία. Ο Heinrich Hertz σημείωσε ότι το λαμπερό υπεριώδες φως στα ηλεκτρόδια ενίσχυσε την ικανότητά του να παράγει ηλεκτρικούς σπινθήρες (1887). Ο Αϊνστάιν (1905) εξήγησε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο που προκύπτει από το φως που φέρεται σε ξεχωριστά κβαντισμένα πακέτα. Το πείραμα του Robert Millikan (1921) επιβεβαίωσε την περιγραφή του Αϊνστάιν και οδήγησε τον Αϊνστάιν να κερδίσει το βραβείο Νόμπελ το 1921 για «την ανακάλυψη του νόμου του το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο "και ο Millikan που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ το 1923 για" τις εργασίες του για τη στοιχειώδη φόρτιση του ηλεκτρισμού και για το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα".
Πείραμα Davisson-Germer - Το φως κυμαίνεται ως κύματα
Το πείραμα Davisson-Germer επιβεβαίωσε την υπόθεση deBroglie και χρησίμευσε ως θεμέλιο για τη διαμόρφωση της κβαντικής μηχανικής. Το πείραμα εφάρμοσε ουσιαστικά τον νόμο Bragg περίθλασης σε σωματίδια. Η πειραματική συσκευή κενού μετρούσε τις ενέργειες ηλεκτρονίων που διασκορπίστηκαν από την επιφάνεια ενός θερμαινόμενου νηματίου σύρματος και αφέθηκαν να χτυπήσουν μια επιφάνεια μεταλλικού νικελίου. Η δέσμη ηλεκτρονίων θα μπορούσε να περιστραφεί για να μετρήσει την επίδραση της αλλαγής της γωνίας στα διάσπαρτα ηλεκτρόνια. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ένταση της διάσπαρτης δέσμης κορυφώθηκε σε συγκεκριμένες γωνίες. Αυτό υποδεικνύει τη συμπεριφορά των κυμάτων και μπορεί να εξηγηθεί με την εφαρμογή του νόμου Bragg στο διάστημα των πλέγματος των κρυστάλλων νικελίου.
Το Πείραμα του Διπλού Πλάνου του Thomas Young
Το πείραμα της διπλής σχισμής του Young μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας τη δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων. Το εκπεμπόμενο φως απομακρύνεται από την πηγή του ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Όταν συναντάμε μια σχισμή, το κύμα διέρχεται από την σχισμή και χωρίζεται σε δύο κύματα, τα οποία αλληλεπικαλύπτονται. Κατά τη στιγμή της πρόσκρουσης στην οθόνη, το πεδίο κύματος "καταρρέει" σε ένα μόνο σημείο και γίνεται φωτόνιο.