Бөлшектер қасиеттерінің корпускулалы-толқындық дуализмі. Де Бройль гипотезасы.
Жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырылған денелер жарық шығару қабілетіне ие болады. Мыс, қатты қыздырылған қатты дене түтас спектр беретін ақ жарық шығарады. Дене температурасы төмендегенде оның шығаратын сәулесінің интенсивтігі төмендеумен қатар, спектрлік құрамы да өзгереді. Сонда барған сайын ұзын толқындардың басымдылығы күшейе түседі. Дене бұдан әрі суығанда оның көрінетін жарықты шығаруы мүлдем тоқтайды- дене тек көрінбейтін инфрақызыл сәулелерді шығарады. Сәуле шығаратын дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын ж-е осы дененің температурасы мен оптикалық қасиеттеріне тәуелді электромагниттік сәуле жылулық сәуле д.а.
Планктың ұйғаруынша, жарықтың кванттық қасиеттері тек шығару актілерінде, яғни жарықтың затпен әсерлесуі кезінде ғана байқалады. Ал жарықтың кеңістікте таралуы үздіксіз өтеді ж-е Максвеллдің классикалық теңдеулерімен бейнеленеді. А. Эйнштейн теориялық пайымдаулар мен эксперимент деректеріне сүйеніп мынадай болжам ұсынды: жарық кеңістікте қандай да бір бөлшектердің жиынтығы сияқты таралады ж-е әрбір бөлшектің энергиясы ε0=ħω Планк формуласымен анықталады. Кейіннен осындай бөлшектер жарық кванттары не фотондар д.а. Бұл әрине жарықтың Ньютон ұсынған жарық теориясын қабылдау емес. Фотондарды классикалық механикадағы материялық нүктелер сияқты белгілі бір траекториялар бойынша қозғалатын жарық бөлшектері деп қарстыруға болмайды. Өйткені фотондарға интерференция ж-е дифракция құбылыстары тән. Фотондар корпускулалық қасиеттермен қатар толқындық қасиеттерге де ие. Фотондардың осы ерекшелігі корпускулалық- толқындық дуализм д.а.
Кванттың энергия мөлшері оның негізгі сипаттамасы болып табылады. Квант энергиясының шамасы жарықтың қасиетін анықтайды. Монохромат жарық ағыны энергиялары бірдей квантардан тұрады. Кванттық түсініктерге сәйкес әр түрлі сәуле түрлерінің бір-бірінен айырмашылығы кванттарының энергиясына байланысты. Электромагниттік толқындық теория тұрғысынан әр түрлі сәуле түрлері бірінен бірі электромагниттік тербеліс жиілігі бой-ша ажыратылады. Міне, осы тербеліс жиілігі толқындық көрініс бой-ша сәуле қасиеттерін анықтайтын негізгі параметр бол.таб.
Әр түрлі осы ε,ω параметрлер бір сәуленің қасиеттерін сипаттайды.осы екі шама-ε квант энергиясы ж-е ω тербеліс жиілігі арасындағы байланыс dR(ω)=r(ω)dω өрнегімен анықталады.
Сонымен, жиілігі ω монохроматты толқын ретінде сипатталатын жарық ағыны кванттық көрініс бой-ша энергиясы ε=ħω фотондар ағыны бол таб. Жарық ағының І интенсивтігі секундына 1м² бет арқылы өтетін фотон санымен анықталады: І=Nħω, мұнда N арқылы бір секунд ішінде 1м² ауданнан өтетін фотон саны белгіленген
Француз физигі Луи де-Бройль (1924 ж.) жарық қасиеттерінің екі жақтылығы электронға да тән деген гипотеза ұсынды. Оның пікірінше электронның қозғалысымен бір толқындық процесс байланысты. Бұл қозғалыс толқын ұзындығы мен электрон импульсі арасындағы байланысты, егер электронның жылдамдығы жарықтың жылдамдығынан аз болса, 8-дәрістегі (13)-теңдік ұқсас теңдікпен өрнектеуге болады; егер электронның массасы т, жылдамдығы болса, онда оның импульсі болса, онда де-Бройльше бұдан . (1) Осы (1)-өрнек де-Бройль формуласы деп аталады. Егер электрон үдетуші электр өрісінде қозғалса, оның кинетикалық энергиясы мынаған тең: мұндағы: – үдетуші потенциал. Осы өрнектен жылдамдықты тауып, оны (1)-өрнекке қоямыз, сонда де-Бройль формуласы мына түрде жазылады: . (2) Егер =102 В болса, сонда (2)-өрнек бойынша =1,2Å. Бұл мысалдан электрон шапшаң қозғалған жағдайда де-Бройль толқынының ұзындығы кристалдардың атомдық жазықтықтарының арақашықтығымен шамалас екендігі көрініп тұр. Олай болса, кристалдық тор де-Бройль толқындары үшін дифракциялық тор қызметін атқара алады.