ド・ブロイの物質波の式とは？
どぶろいのぶっしつはのしき
ド・ブロイの物質波の式とは、電子などあらゆる粒子が波としての性質を持ち、その波長が粒子の運動量に反比例するという関係を示した量子力学の基礎式です。
1924年、フランスの物理学者ルイ・ド・ブロイは博士論文で、光が波と粒子の二重性を持つならば、電子などの物質粒子もまた波の性質を持つはずだという大胆な仮説を提唱しました。これが物質波（ド・ブロイ波）の概念です。
その関係式は非常にシンプルで、粒子の波長 λ はプランク定数 h を運動量 p（質量×速度）で割った値に等しいとされます。運動量が大きいほど波長は短く、軽くて遅い粒子ほど波長が長くなります。
この予言は1927年にデビッソンとジャーマーによる電子線回折実験で実証されました。電子を結晶に当てると光と同様に回折・干渉パターンが現れ、ド・ブロイの計算と一致したのです。
物質波の概念が重要な理由は多岐にわたります。
- シュレーディンガー方程式の理論的基盤となった
- 原子軌道を「電子の定常波」として説明できる
- 電子顕微鏡は電子の短い波長を利用して光学顕微鏡を超える分解能を実現
- 中性子回折は結晶構造解析に活用される
日常的な物体（野球のボールなど）も物質波を持ちますが、運動量が極めて大きいため波長は原子よりも遥かに小さく、波の性質は観測できません。
使い方・例文
電子顕微鏡は電子のド・ブロイ波長が可視光よりもはるかに短いことを利用しており、ウイルスや結晶の原子配列を観察できるほどの分解能を実現しています。
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