Гипотеза Л. де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме свойств частиц

Французский ученый Луи де Бройль (1892–1987) в 1924 г. в докторской диссертации «Исследования по теории квантов» выдвинул смелую гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма, утверждая, что поскольку свет ведет себя в одних случаях как волна, а в других — как частица, то и материальные частицы (электроны и другие) в силу общности законов природы должны обладать волновыми свойствами. «В оптике, — писал он, — в течение столетия слишком пренебрегали корпускулярным способом рассмотрения по сравнению с волновым; не делалась ли в теории вещества обратная ошибка? Не думали ли мы слишком много о картине “частиц” и не пренебрегали ли чрезмерной картиной волн?» В то время гипотеза де Бройля выглядела безумной. Лишь в 1927 г., три года спустя, наука пережила огромное потрясение: физики К. Дэвиссон и Л. Джермер экспериментально подтвердили гипотезу де Бройля, получив дифракционную картину электронов.

Согласно квантовой теории света А. Эйнштейна, волновые характеристики фотонов света (частота колебаний v и длина волна λ= c/v) связаны с корпускулярными характеристиками (энергией ε , релятивистской массой ε_ф и импульсом р_ф) соотношениями:

; ;

По идее де Бройлялюбая микрочастица, в том числе и массой покоя должна обладать не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Соответствующие частота v и длина волны определяются при этом соотношениями, подобными эйнштейновским:

и

Отсюда, длина волны де Бройля

Таким образом, соотношения Эйнштейна, полученные им при построении теории фотонов в результате гипотезы, выдвинутой де Бройлем, приобрели универсальный характер и стали одинаково применимыми как для анализа корпускулярных свойств света, так и при исследовании волновых свойств всех микрочастиц.