德(de)布羅意方程組在(zai)數(shu)學(xue)和物理中的應用(yong)非(fei)常廣,光從公式的形(xing)式上來看就能感受(shou)到它的不同,很好的證明波長(chang)、能量等之間(jian)的關系(xi)。
本段落描(miao)述的(de)推導(dao)是諸多合(he)法(fa)的(de)推導(dao)的(de)其中一(yi)種,它以著名的(de)質能方程和普朗克方程為基礎,進行替(ti)換和變(bian)形(xing)得到結果。
首(shou)先,引入愛因斯坦著名的質能方(fang)程:
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'
德布羅意相信(xin)粒子與(yu)波具有相同(tong)的(de)(de)特性(即在物質世界(jie)的(de)(de)量化描述中二(er)(er)者(zhe)可以被視作是(shi)同(tong)一的(de)(de)),故他(ta)假設(she)二(er)(er)者(zhe)的(de)(de)效能(neng)是(shi)等(deng)同(tong)的(de)(de):
mc^2=hv'
由于(yu)實際粒子并(bing)非以(yi)真(zhen)空光(guang)速(su)運動,故德布羅意(yi)用群速(su)度v(velocity)乘(cheng)相速(su)度u代替c(light)的平(ping)方,得(de)到
mvu=hv'
通(tong)過(guo)等式λ,德布羅意(yi)用(yong)相速度(du)除以波(bo)長(u/λ)代替頻率v',于是得到了波(bo)長與(yu)粒子速度(du)的(de)關系(xi)式:
mvu=hu/λ
于是有:
λ=hu/mvu=h/mv=h/p