光やX線が 波であるだけでなく、粒子でもある ことをこれまでの授業で確かめてきましたね。今度は逆に、電子などの粒子がもつ波動性に着目します。フランスの物理学者 ド・ブロイ は、 電子のような粒子 は、 粒子であるだけでなく、波でもある と考えました。具体的に、質量m、速さvの電子をイメージしてみましょう。

この電子のような粒子について、フランスの物理学者ド・ブロイは波の性質も持つのではないかと考えました。光が波であり、粒であるという二重性があるのなら、ド・ブロイは 粒子も同様に二重性がある のではないか、と考えたのです。

粒子が波動性をもつのならば、その波長λはどのように求められるのでしょうか？

波長を考えるうえで、注目したいのは 電子の持つ運動量 です。電子の持つ運動量をPとすると、質量mと速さvを用いて、 P=mv と表すことができます。一方で、光子の運動量は波長を用いて P=h/λ と表せましたね。ド・ブロイはこれらが等しいと考え、粒子の波長を次の式で表したのです。

この式は、後に行われた実験結果と一致し、正しいということが分かりました。ただし、電子のような微粒子のみに成り立つ式です。例えば、野球のボールのように質量のある物体では成立しません。