德布(bu)羅意方程組在數學和物(wu)理中的(de)應用(yong)非常(chang)廣,光(guang)從公式的(de)形式上來看就能(neng)感受到它的(de)不同(tong),很好的(de)證明波長、能(neng)量等之間的(de)關系。
本(ben)段落描述的推導(dao)是諸(zhu)多(duo)合法(fa)的推導(dao)的其中一種(zhong),它以著(zhu)名的質能(neng)方程(cheng)和普朗克方程(cheng)為基礎,進行替換和變(bian)形得(de)到結(jie)果。
首先,引入愛因斯坦著名的質能方程(cheng):
然后(hou),引入(ru)普朗克公式:
E=能量
h=普朗克常(chang)數=6.62607x10-34 J s
v'=頻率
E=hv'
德布羅(luo)意(yi)相信(xin)粒(li)子(zi)與波(bo)具(ju)有(you)相同(tong)(tong)的特(te)性(即在物質世界的量化(hua)描述中二者可以被視作是(shi)(shi)同(tong)(tong)一(yi)的),故(gu)他假設二者的效能是(shi)(shi)等(deng)同(tong)(tong)的:
mc^2=hv'
由于實際(ji)粒子并非以真空光速運動(dong),故(gu)德(de)布羅意用群速度(du)v(velocity)乘相速度(du)u代替c(light)的(de)平方,得到
mvu=hv'
通過(guo)等式(shi)λ,德布羅意用相速(su)度除(chu)以波長(u/λ)代(dai)替頻率v',于是得到了(le)波長與(yu)粒子速(su)度的(de)關系式(shi):
mvu=hu/λ
于是有:
λ=hu/mvu=h/mv=h/p