Louis de Broglie

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Louis de Broglie
Broglie Big.jpg
Syntynyt 15. elokuuta 1892
Dieppe, Ranska
Kuollut 19. maaliskuuta 1987
Pariisi, Ranska
Asuinpaikka Ranskan lippu Ranska
Kansallisuus Ranskan lippu Ranskalainen
Tutkimusala Fysiikka
Instituutti Sorbonne (Pariisin yliopisto)
Tutkinnot Sorbonne
Väitöstyön ohjaaja Paul Langevin
Oppilaat Jean-Pierre Vigier
Tunnetuimmat työt Elektronien aaltoluonne
Tunnustukset Nobel-palkinto Nobelin fysiikanpalkinto (1929)

Louis Victor Pierre Raymond de Broglie (15. elokuuta 189219. maaliskuuta 1987) oli ranskalainen fyysikko. Hänen suurin tieteellinen saavutuksensa oli hiukkasten aaltoluonteen keksiminen. Louis de Broglie vastaanotti Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1929 elektronien aaltoluonteen teoreettisesta ennustamisesta. Hän oli myös Ranskan akatemian jäsen.

Louis de Broglie oli Ludvig XIV:n aateloiman de Broglien suvun 7. herttua. Hän peri aatelisen arvonimensä vanhemmalta veljeltään Maurice de Broglielta (6. herttua), joka kuoli ilman jälkeläisiä 1960. Louis de Broglie ei mennyt naimisiin, joten hänen kaukainen serkkunsa Victor-François de Broglie (8. herttua) peri herttuan arvon häneltä hänen kuollessaan.

Alun perin de Broglien kiinnostus oli historia, mutta myöhemmin hän kiinnostui matematiikasta ja teoreettisesta fysiikasta. Veli Maurice de Broglie oli kokeellinen fyysikko.

Hiukkasten aaltoluonne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

De Broglie esitti vuonna 1924 väitöskirjassaan Recherches sur la théorie des quanta (Kvanttiteorian tutkimus) hypoteesin: Sama aaltohiukkasdualismi, joka on todettu sähkömagneettisella säteilyllä, koskee myös hiukkasia.[1] De Broglien lähtökohtana olivat seuraavat ajatukset:

  1. Luonto on yleensä johdonmukaisen symmetrinen.
  2. Havaittava todellisuus koostuu aineesta ja sähkömagneettisesta säteilystä.
  3. Jos sähkömagneettisella säteilyllä on hiukkasluonne, niin hiukkasiinkin liittyy aaltoluonne.

Hän päätyi tulokseen, jonka mukaan liikkeessä oleva hiukkanen voidaan kuvata aaltona samaan tapaan kuin sähkömagneettinen säteily. De Broglien mukaan samat yhtälöt, jotka Planck ja Einstein olivat aikaisemmin esittäneet sähkömagneettiselle säteilylle, pätevät myös näille hiukkasiin liittyville aalloille. Niinpä hiukkasen aallonpituus on

\lambda = h/p,

missä h on Planckin vakio ja p on hiukkasen liikemäärä. Samoin vallitsee hiukkasen energian E ja aallon taajuuden f välillä yhteys

E = hf.[2]

Yhtenä perusteena tälle oletukselle oli myös atomin elektronien energian tunnettu kvantittuminen. Jo Bohrin atomimallissa vuodelta 1913 oletettiin, lähinnä alkuaineiden spektrien selittämiseksi, ettei elektroni voi asettua mille etäisyydelle ytimestä tahansa, vaan ainoastaan tietyt etäisyydet ovat mahdollisia. De Broglien mukaan tämä rajoitus johtuu siitä, että näillä etäisyyksillä kiertoradan pituus on jokin aallonpituuden kokonainen monikerta, joten elektronit voivat muodostaa seisovia aaltoja.[3]

Aaltokuvassa hiukkasia kutsutaan de Broglien aalloiksi. Vuonna 1926 Schrödinger tarkensi oletusta esittämällä Schrödingerin yhtälön, joka kuvaa näiden aaltojen aaltofunktiota.

Myöhemmin osoittautui, että aaltofunktio kuvaa todennäköisyysjakaumaa, jolla hiukkasjoukon käyttäytymistä voidaan ennustaa. Hiukkasten aalto-ominaisuudet ilmenevät, kun hiukkasen aallonpituus on samaa kertaluokkaa kuin välimatka hilassa, josta se siroaa. Hiukkasten aaltoluonne voidaan osoittaa esimerkiksi kaksoisrakokokeella.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Barry R. Masters & Peter T. C. So: Handbook of biomedical nonlinear optical microscopy, s. 119. Oxford University Press US, 2008. ISBN 9780195162608. Google book (limited preview). (englanniksi)
  2. K. V. Laurikainen, Uuno Nurmi, Rolf Qvickström, Erkki Rosenberg: Lukion fysiikka 2, s. 7-8. WSOY, 1973. ISBN 951-0-05657-X.
  3. Lukion fysiikka, s. 18-19

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kardinaal de Richelieu.jpg Edeltäjä:
Émile Picard
Ranskan akatemian jäsen
Tuoli 1
1944–1987
Seuraaja:
Michel Debré