德布羅意(yi)方程組在數學和物理中的應用非常廣,光(guang)從公(gong)式(shi)的形式(shi)上來看就能感(gan)受(shou)到(dao)它(ta)的不同,很好的證明波長、能量等之間的關系(xi)。
本段落描述(shu)的推導是(shi)諸(zhu)多(duo)合法的推導的其中一種(zhong),它(ta)以(yi)著名的質能方程和(he)普朗(lang)克方程為基礎,進行替換和(he)變形得(de)到結(jie)果。
首(shou)先,引入愛(ai)因斯坦著名的質能(neng)方程(cheng):
然后,引入普朗克公式:
E=能量
h=普朗克常數=6.62607x10-34 J s
v'=頻率
E=hv'
德布羅(luo)意相信粒子與波具有相同(tong)的(de)特性(即在物質世界的(de)量(liang)化描述(shu)中二者可以被視作是同(tong)一的(de)),故他假設二者的(de)效能是等同(tong)的(de):
mc^2=hv'
由于實際粒子并非以(yi)真空光(guang)速運動,故德布羅意用群速度(du)v(velocity)乘相速度(du)u代替c(light)的平方,得到
mvu=hv'
通(tong)過等式λ,德布羅意用相(xiang)速度除以波長(u/λ)代替(ti)頻率v',于(yu)是得(de)到了波長與(yu)粒子(zi)速度的(de)關系式:
mvu=hu/λ
于是有:
λ=hu/mvu=h/mv=h/p