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Dualidade onda-partícula

1924
  • Louis de Broglie
  • Albert Einstein
  • Niels Bohr
Laboratory experiment demonstrating wave-particle duality in quantum physics.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Todas as entidades quânticas, como fótons e elétrons, exibem propriedades tanto de partícula quanto de onda. Dependendo da configuração experimental, elas podem se comportar como uma partícula localizada ou uma onda distribuída. A hipótese de De Broglie afirma que qualquer partícula com momento [latex]p[/latex] tem um comprimento de onda associado [latex]lambda = h/p[/latex], onde [latex]h[/latex] é a constante de Planck.

A dualidade onda-partícula é um pilar da mecânica quântica, resolvendo a dicotomia clássica entre partículas e ondas. O conceito foi inicialmente considerado seriamente para a luz, que exibe fenômenos ondulatórios como difração e interferência (como demonstrado pelo experimento da dupla fenda de Thomas Young) e comportamento corpuscular no efeito fotoelétrico (explicado por Einstein). Em 1924, Louis de Broglie, em sua tese de doutorado, propôs que essa dualidade era universal, aplicando-se tanto à matéria quanto à luz. Ele formulou a hipótese de que qualquer partícula possui um comprimento de onda característico inversamente proporcional ao seu momento.

Essa ideia radical foi confirmada experimentalmente em 1927 por Clinton Davisson e Lester Germer, e independentemente por George Paget Thomson, que observaram padrões de difração de elétrons quando estes eram dispersos por um cristal de níquel. Isso provou que os elétrons, antes considerados puramente partículas, também possuem propriedades ondulatórias. A dualidade está encapsulada na relação de de Broglie λ = h/p. Para objetos macroscópicos, o momento p é tão grande que o comprimento de onda λ é infinitesimalmente pequeno e indetectável, razão pela qual não observamos comportamento ondulatório em objetos do cotidiano. O princípio da complementaridade de Niels Bohr afirma que os aspectos ondulatório e corpuscular de um objeto quântico são complementares; um experimento pode revelar um aspecto ou outro, mas não ambos simultaneamente.

UNESCO Nomenclature: 2210
Física Quântica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Experimento de dupla fenda de Thomas Young (1801)
  • Explicação de Einstein sobre o efeito fotoelétrico (1905)
  • Modelo atômico de Bohr (1913)
  • Compton scattering (1923)

Aplicações

  • microscopia eletrônica
  • difração de nêutrons
  • computação quântica (qubits)
  • física de semicondutores
  • microscopia de átomos de hélio

Patentes:

NA

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Relacionado a: dualidade onda-partícula, comprimento de onda de De Broglie, complementaridade, difração de elétrons, mecânica quântica, experimento da dupla fenda, fóton, elétron.

Contexto histórico

Dualidade onda-partícula

1920
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1921
1924
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1925
1926
1920
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1921
1922
1924
1925
1926
1926

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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