Dualismul corpuscul unda

Acest concept central al mecanicii cuantice a inlocuit teoriile clasice asupra materiei. Dualismul corpuscul-unda se refera la proprietatiile materiei, aceasta prezentand simultan proprietati corpusculare si ondulatorii.

Caracterul ondulatoriu este pus in evidenta de fenomene precum interferenta, difractia si polarizarea, in timp ce caracterul materiei corpuscular este pus in evidenta de emisia si absorbtia luminii, efectul fotoelectric si efectul Compton.

Teoriile clasice propuneau modele in care un obiect era considerat fie o particula, fie o unda, ca mai apoi, Louis de Broglie sa generalizeze conceptul dand nastere ideii dualitatii.

In mecanica cuantica, lumina nu este considerata nici unda, nici corpuscul in sensul clasic al cuvantului, ci este unitatea celor doua, fara o delimitare precisa.

In anul 1887, Heinrich Rudolf Hertz a descoperit efectul fotoelectric si a fost necesara introducerea unei noi teorii care sa justifice acel fenomen, intucat teoria clasica era in contradictie cu rezultatele experimentale.

Mai tarziu, in anul 1905, Albert Einstein explica legile efectului fotoelectric, presupundand ca lumina este alcatuita din particule numite fotoni, si aplicand ipoteza lui Plank, conform careia energia este cuantificata.

Louis de Broglie a publicat teza lui de doctorat, in care sustinea ca orice particula in miscare are asociata o unda, extinzand astfel teoria lui Einstein. A primit premiul Nobel in anul 1929, dupa ce teoria sa a fost verificata experimental.

Efectul fotoelectric extern

Acesta este un fenomen fizic, in care se manifesta natura corpusculara a luminii, constand in emisia electronilor de catre un corp aflat sub actiunea radiatiilor electromagnetice.

Einstein a explicat acest fenomen, presupundand ca fotonii din care este alcatuita lumina se ciocnesc de atomii din substanta respectiva, iar fiecare foton incident eliberand cate un electron. Aceasta relatie este cunoscuta sub numele de legea lui Einstein.

Efectul Compton

Numele acestui efect este dat de fizicianul Arthur Holly Compton care a studiat fenomenul in anul 1922. Efectul Compton se refera la imprastierea radiatiilor Rontgen pe atomi usori. Arthur Compton a utilizat un fascicul ingust de radiatie X monocromatica ce interactiona cu o tinta din grafit.

Studiind spectrul radiatiei difuzate a constatat ca, pe langa linia a fasciculului incident, apare si o componenta cu lungimea de unda mai mare. Experimental, rezulta ca aceasta nu depinde de lungimea de unda a radiatiei incidente, ci doar unghiul de imprastiere.

Rezultatul nu a fost insa in concordanta cu teoria clasica, unde radiatia imprastiata ar fi trebuit sa aiba aceeasi lungime de unda cu cea incidenta.

Efectul Compton a fost explicat considerand natura corpusculara a energiei electromagnetice, noutatea constand in introducerea impulsului pentru cuanta de energie.

Unii fizicieni sustin ca se poate discuta de unde de materie si in cazul obiectelor macroscopice. Dupa formula lui Broglie, in cazul obiectelor macroscopice ordinul de marime al masei acestora genereaza lungimi de unda care tind spre valoarea zero, iar comportamentul ondulatoriu al unui obiect se manifesta si devine observabil la interactiunea sa cu un sistem de dimensiuni comparabile cu lungimea sa de unda.

Principiul de incertitudine

Werner Heisenberg a formulat principiul de incertitudine in anul 1927, aratand ca, pentru o microparticula, pozitia si impulsul nu pot fi determinate cu precizie. Asadar, un fenomen fizic nu poate fi descris ca o particula clasica sau ca o unda, ci ca dualitatea formata intre acestea, notiunile de traiectorie si impuls pierzandu-si sensul, pozitia si viteza particulei ne putand fi determinate cu o precizie finita, precum in teoriile clasice.

O localizare cat mai exacta a particulei duce la imposibilitatea determinarii impulsului, si invers, o definire cat mai exacta a lungimii de unda presupune o imprecizie in stabilirea pozitiei particulei.

Acest principiu, stabileste limitele dintre teoriile fizicii clasice si cele ale mecanicii cuantice.

Bibliografie:

http://ro.wikipedia.org/wiki/Dualismul_corpuscul-unda