学習目標
- ドブロイ波方程式を述べる。
- 使用移動する物体の波長を計算するためのこの方程式。
ボーアのモデルを超えて
ボーアの原子モデルは、電子がどのように存在するかを示すのに役立ちました。エネルギーを吸収および放出することができ、原子発光スペクトルがどのように作成されたか。しかし、このモデルは、電子がすべて異なるエネルギーを持つ無限の数の軌道に存在できるのではなく、固定された円軌道にのみ存在する必要がある理由を実際には説明していませんでした。原子エネルギー状態が量子化される理由を説明するために、科学者は電子の性質とその動きを見る方法を再考する必要がありました。
プランクによる高温物体の発光スペクトルの調査そして、その後の光電効果の研究により、光は波としても粒子としても振る舞うことができることが証明されました。電子も二重波動粒子の性質を持つことができるかどうか疑問に思うのは合理的であるように思われました。 1924年、フランスの科学者ルイ・ド・ブロイ（1892–1987）は、粒子の波の性質を表す方程式を導き出しました。特に、移動する物体の波長（λ）は次の式で与えられます。
\ displaystyle \ lambda = \ frac {h} {mv}
この式では、hはプランク定数です。 、mはkg単位の粒子の質量、vはm / s単位の粒子の速度です。以下の問題は、電子の波長を計算する方法を示しています。
40 m / sの速度で投げられた0.145kgの野球の波長を計算すると、非常に短い波長が思い浮かびます。 10〜34メートルのオーダーの波長。この波長は、高度な科学機器を使用しても検出できません。確かに、すべてのオブジェクトは波のような動きで動きますが、波長が短すぎるため、私たちはそれに気付くことはありません。一方、測定可能な波長を持つ粒子はすべて非常に小さいです。しかし、電子の波の性質は、電子の性質の新しい理解における重要な進展であることが証明されました。原子核の周りの特定の空間に閉じ込められた電子は、その電子波が原子のサイズに正しく「適合する」ようにのみ、その原子の周りを移動できます。これは、電子波の周波数が量子化されることを意味します。 E = hvの式に基づくと、量子化された周波数は、Bohrが以前に理論化したように、電子が特定のエネルギーの原子にのみ存在できることを意味します。
図1.（A）の軌道の円周により、電子波は軌道に完全に収まります。これは許容される軌道です。（B）では、電子波はそうではありません。軌道に適切に収まるため、この軌道は許可されません。
要約
- deBroglie波動方程式を使用すると、移動する任意の波長を計算できますオブジェクト。
- 電子の速度が低下すると、その波長が増加します。
練習
リンクを使用します以下を使用して計算を練習するにはドブロイ波動方程式：
http://science.widener.edu/svb/tutorial/debrogliecsn7.html
レビュー
- 内容ボーアモデルは説明しませんでしたか？
- ドブロイ波動方程式を述べてください。
- 電子の速度が低下するとどうなりますか？