ドブロイ波長(物質波)の計算
質量と速さを入れると、粒子が持つ波としての性質(物質波)の波長を、ドブロイの関係式から計算します。電子を加速したときの運動エネルギーからも計算できます。
eV
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
kg
既定値は電子の質量です。ほかの粒子のときは書きかえます
m/s
計算方法
ドブロイの関係式 λ = h ÷ p(λ:波長、h:プランク定数、p:運動量=質量×速さ)
運動エネルギーEから求めるときは、p = √(2×質量×E)の関係を使って運動量を求めてから、同じ式で波長を計算します。
例:電子(質量約9.109×10⁻³¹kg)を100eVで加速すると、ドブロイ波長は約0.123nm(1.23×10⁻¹⁰m)になります。この値は、電子線回折でよく使われる近似式「λ(nm) ≒ 1.226÷√V」(Vは加速電圧)でも同じ答えが得られる、よく知られた値です。
速さ100万m/s(秒速1,000km)で飛ぶ電子では、ドブロイ波長は約0.727nmです。
出典:CODATA 2022 推奨値(プランク定数 h)、CODATA 2022 推奨値(電子の質量)、CODATA 2022 推奨値(電気素量)、ドブロイの関係式(物質波の波長を表す量子力学の基本式)
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よくある質問
ドブロイ波長とは?
電子のような小さな粒子が、波としての性質も持つと考えたときの、その波の波長のことです。
なぜふだんの物には波の性質を感じない?
質量が大きいものほど、運動量が大きくなり、ドブロイ波長がとても短くなって、波としての性質がわからなくなるためです。
電子顕微鏡とどんな関係がある?
電子は波長がとても短いため、電子を使うと、光を使う顕微鏡よりも小さいものを見分けられます。この波長の短さがドブロイ波長で説明されます。
質量が大きい粒子(陽子など)でも計算できる?
できます。質量の値を書きかえれば、同じ式でドブロイ波長を計算できます。
運動エネルギーが大きいほど波長はどうなる?
短くなります。運動エネルギーが大きいほど運動量も大きくなり、ドブロイ波長(=h÷運動量)は反比例して短くなります。