Teori De Broglie

Gambar 1: De Broglie

Pada awal 1920-an para ilmuwan mengakui bahwa teori Bohr memiliki banyak kelemahan:

• Ia gagal untuk memprediksi intensitas yang adiamati dari garis spektrum.
• Tidak dapat memprediksi emisi dan penyerapan panjang gelombang untuk atom berlektron banyak.
• Ia gagal untuk memberikan persamaan gerak yang mengatur waktu pengembangan sistem atom mulai dari beberapa keadaan awal.

Langkah berani pertama menuju mekanik baru dari sistem atom diambil oleh Louis Victor de Broglie pada tahun 1923. Dalam disertasi doktornya ia menduga bahwa karena foton memiliki gelombang dan partikel karakteristik, mungkin semua bentuk materi memiliki gelombang serta sifat partikel. Ini adalah ide yang radikal tanpa konfirmasi eksperimental pada waktu itu. Menurut de Broglie, elektron memiliki sifat ganda partikel-gelombang. Mendampingi setiap elektron adalah gelombang (Bukan gelombang elektromagnetik!), Yang dipandu, atau “dikemudikan,” elektron melalui ruang.Mari kita melihat ide-ide de Broglie secara lebih rinci. Dia menyimpulkan bahwa panjang gelombang dan frekuensi gelombang materi terkait dengan objek bergerak diberikan oleh

λ = h/p

Dan 

f = E/h

di mana h adalah konstanta Planck, p adalah momentum relativistik, dan E adalah total energi relativistik dari objek. Ingat bahwa p dan E dapat ditulis sebagaip = γmv dan E² = p²c² + m²c⁴ = γ²m²c⁴persamaan pertama merupakan rumus panjang gelombang De Broglie untuk suatu partikel bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v. Untuk menguji postulat De Broglie, C.J Davisson dan L.H Germer melakukan eksperimen dengan mengarahkan elektron berenergi rendah (54 eV) pada suatu target nikel dalam suatu ruang hampa. Elektron-elektron yang terhambur ketika diamati ternyata menunjukkan gejalah interferensi dan difraksi. Dengan mengamati pola difraksi dan interferensi ini Davisson dan Germer mampu mengitung panjang gelombang elektron ini. Hasil eksperimen yang diperoleh sangat mendukung postulat De Broglie.Pada tahun yang sama G.P Thomson menunjukkan bahwa elektron-elektron yang ditembakkan pada lempengan emas yang tipis juga menunjukkan pola-pola difraksi. Pola=pola difraksi ini juga terjadi pada target atom helium, atom hidrogen dan neutron.Pola-pola difraksi pada percobaan Davisson-Germer dan G.P Thomson tidak mungkin terjadi jika elektron tidak berkelakuan seperti gelombang. Jadi disimpulkan bahwa memang suatu partikel dapat berkelakuan seperti gelombang. Dualisme cahaya dan teori De Broglie merupakan landasan mekanika kuantum.