Dualiteit van golven en deeltjes


De dualiteit van golven en deeltjes is een beginsel van de kwantummechanica dat zegt dat alle deeltjes zich onder bepaalde omstandigheden als golven gedragen en alle golven zich onder bepaalde omstandigheden als een stroom deeltjes gedragen.

Het begon allemaal met de vraag of licht nu eigenlijk een golf of een stroom deeltjes is.

Christiaan Huygens is vooral bekend geworden met zijn golftheorie van het licht (1678) in zijn Traité de la lumière (1690) (zie ook Principe van Huygens). De latere theorie van Isaac Newton (°1643-1727) in zijn Opticks ging hier tegenin: hij verklaarde weerkaatsing en breking van licht juist met lichtdeeltjes. De experimenten van Thomas Young met interferentie in 1801 konden niet met deeltjes worden verklaard, maar wel met Huygens' golftheorie, zodat Newtons lichttheorie werd verworpen.

Een andere aanwijzing dat licht bestond uit golven kwam in 1873 vanuit Maxwells theorie over elektromagnetisme. In deze theorie opperde James Clerk Maxwell het bestaan van elektromagnetische golven. Maxwell berekende wat de snelheid van deze elektromagnetische golven moest zijn. Deze bleek gelijk te zijn aan de snelheid van het licht, wat deed vermoeden dat licht uit elektromagnetische golven bestond. Later werd in 1886 door Heinrich Hertz experimenteel aangetoond dat elektromagnetische golven echt bestaan. Heinrich Hertz toonde hierbij ook aan dat lichtgolven en elektromagnetische golven vergelijkbaar gedrag vertonen.

In navolging van Christiaan Huygens en Maxwell dachten de fysici daarom dat licht een golfverschijnsel was, maar in 1905 leek Albert Einsteins theorie voor het foto-elektrisch effect erop te wijzen, dat het toch deeltjes betrof.

Tegenwoordig weten we dat licht, en ook materiedeeltjes zoals elektronen, zich in sommige opzichten gedragen als deeltjes (in de zin van precies gelokaliseerde, afgemeten dingetjes) en in sommige opzichten als een golf. Elk deeltje voldoet immers aan de schrödingervergelijking, die een golfvergelijking voorstelt.

Een deeltje met impuls p en energie E gedraagt zich bij diffractie en interferentie als een golf met golfvector k en pulsatie ω. Een golfverschijnsel met golfvector k en pulsatie ω gedraagt zich bij wisselwerkingen als een stroom deeltjes met impuls p en energie E.

\({\displaystyle p=\hbar k\,}\)
\({\displaystyle E=\hbar \omega \,}\)

waarin \({\displaystyle \hbar }\) de constante van Dirac voorstelt. In het eendimensionale geval schrijven elementaire leerboeken dit meestal in functie van de golflengte λ en de frequentie ν

\({\displaystyle p={\frac {h}{\lambda }}\,}\)
\({\displaystyle E=h\nu \,}\)

waarin h de constante van Planck voorstelt.

Het golf-deeltje-dualisme is een van de eerste merkwaardige dingen die men tegenkomt in de kwantummechanica. Het betekent dat eenvoudige, alledaagse beelden zoals de biljartbal (voor een deeltje) of de watergolf (voor een golfverschijnsel) tekortschieten: wat er in werkelijkheid is, is noch zo een golf, noch zo een deeltje, maar iets waarvoor we beide beelden soms kunnen gebruiken. De volledige, wiskundige beschrijving uit de kwantummechanica laat in het midden wat er precies is.

De snaartheorie heeft een alternatieve uitleg, waarbij het golf- dan wel deeltjesgedrag direct uit de theorie af te leiden is. De snaartheorie is eigenlijk nog een hypothese, hoewel mathematische modellen doen vermoeden dat ze goed te gebruiken is om kwantumfysische processen te beschrijven en voorspellen.










Categorieën: Kwantummechanica




Staat van informatie: 20.12.2020 11:28:44 CET

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.