Az elektron kettős természete

Az elektron, mint részecske

Joseph John Thomson1897

Az elektron felfedezéséhez használt katódsugárcső fényképe

A cső nyalábja a lemezpárokra kapcsolt feszültséggel, illetve a cső külső felületéhez illeszkedő tekercspár mágneses mezejével is eltéríthető. A két eltérítés alapján határozhatjuk meg az elméletben részletezett módon a sugárzást alkotó részecske fajlagos töltését. A kísérlet során az elektromos és mágneses mezőt tudta változtatni, oly módon, hogy az eltérítő lemezpár feszültségét illetve az ábrán nem látható tekercs áramerősségét változtathatta. Ez mellett mérni kell az eltérítés szögét. A kapott fajlagos töltésérték több mint ezerszerese lett az addig az elektrolízissel kapott legnagyobb értéknek, a hidrogén ion értékének.

Az elektron tömege

Robert Millikan1909

Az elektron hullámtermészete

Louis de Broglie1924

De Broglie  1924-ben doktori értekezésében fejtette ki részletesen forradalmi elméletét az elektronhullámokról. Dolgozat mindössze 3 és fél oldalas volt! Elgondolása, mely szerint az anyagnak atomi méretekben hullámtulajdonságai vannak, Albert Einstein egyik 20 évvel korábbi javaslatán alapult, aki a fény kettős természetét hirdette. Tudományos körökben még éppen csak kezdték elfogadni a fény kettős természetének elvét, amikor Broglie már kiterjesztette e kettős jelleget az elektronra, és minden más anyagra is.

p

h

(p=mv, az elektron lendülete)

Kísérleti bizonyítékok

George Paget Thomson1927

Thomson 900 és 16500 V között gyorsított elektronokat küldött át vékony celluloidrétegen, és fényképészeti lemezen rögzítette az elektroninterferenciára utaló gyűrűket. A celluloid után vékony fémrácsokkal is igazolta az elektron hullámtermészetét. A legsikerültebbek a platina- fóliával végrehajtott kísérletei voltak. Az interferencia kép ezeknél két, jól kivehető gyűrűből áll.

A képen az elektron, mint hullám által létrehozott interferenciakép látható

Kétréses (Young-féle) interferenciakísérlet

Alkalmazások - elektronmikroszkóp