L’onda di de Broglie: anche gli elettroni sono onde
Se la luce, che è un’onda, si comporta anche come un insieme di particelle, forse le particelle si comportano anche come onde. Nel 1924 de Broglie propose che a ogni particella con quantità di moto p sia associata un’onda di lunghezza λ = h / p. Nel 1927 Davisson e Germer la osservarono: un fascio di elettroni riflesso da un cristallo di nichel dava una figura di diffrazione.
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accelerata da una tensione V: p = √(2 m e V)
Un elettrone accelerato da una tensione V acquista energia cinetica e V, quindi quantità di moto p = √(2 m e V). Con 54 V, la tensione di Davisson e Germer, la lunghezza d’onda è 0,167 nm: simile alla distanza fra gli atomi del nichel, 0,215 nm, che fanno da reticolo di diffrazione.
Un protone con la stessa energia ha una massa 1836 volte maggiore e una lunghezza d’onda 43 volte più piccola. Per una palla da tennis la lunghezza d’onda è di circa 10⁻³⁴ m: nessun esperimento potrà mai vederla, ed è per questo che nella vita di tutti i giorni la natura ondulatoria della materia non si nota.
Il microscopio elettronico sfrutta proprio questo: la sua «luce» sono elettroni con lunghezze d’onda migliaia di volte più piccole di quelle della luce visibile, e per questo può vedere dettagli molto più piccoli. Il disegno dell’onda è in scala rispetto alla fila di atomi.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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