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21-02-2025 - Chemistry Basics - De Broglie [EN]-[IT]
With this post I would like to give a short instruction about the topic mentioned in the subject
(code notes: X_94)
De Broglie
image generated by AI with copilot
Another physicist who made an important contribution to quantum theory was Louis de Broglie. He was a French physicist who proposed the hypothesis that all matter particles have wave-like properties. The concept is also known as wave-particle duality.
Louis de Broglie, in his doctoral thesis, suggested that electrons can behave like waves. This happened in 1924 and already in 1927 this hypothesis was confirmed experimentally. In 1929 Louis de Broglie won the Nobel Prize for Physics.
Louis de Broglie in particular managed to understand at a theoretical level that given a particle of mass m that moves at speed v, it can be attributed a wave behavior with wavelength λ.
Here is the formula:
Where:
m = mass
v = velocity
h = Planck's constant = 6.63x10^-34 J s
De Broglie's postulate
If light, which is a wave phenomenon, is also associated with the corpuscular characteristics of matter, then the opposite must also be true: MATTER, which certainly has corpuscular characteristics, must also possess wave properties.
It means that if mass is converted into energy then we can associate a wave h v to mass
At this point, with de Broglie, physics undergoes a certain revolution because from now on it is known that everything in nature has both the properties of a particle (discrete unit) and the properties of a wave (continuity).
Below are some questions that Louis de Broglie's theory generated
Wave-particle dualism
Wave-particle dualism becomes a fundamental concept of quantum physics. This concept describes how subatomic particles (electrons and photons), can have both wave and particle properties.
Schrödinger equation
In 1925, after Louis de Broglie's theory (1924), the Schrödinger equation arrives.
The Schrödinger equation is one of the fundamental equations of quantum mechanics. It describes how the quantum state of a physical system changes over time.
Where:
-i = imaginary unit
-h = reduced Planck constant
The following symbol
is the wave function of the system,
-H = represents the total energy of the system.
atomic orbitals
Atomic orbitals are regions in space around the nucleus of an atom. In these regions, an electron is most likely to be found.
Atomic orbitals are classified into:
-s-orbitals: These have a spherical shape and can hold up to 2 electrons.
-p-orbitals: These have a double-lobed shape and can hold up to 6 electrons (2 for each of the three p-orbitals).
f-orbitals: These instead have even more complex shapes and can hold up to 14 electrons (2 for each of the seven f-orbitals).
quantum numbers
Quantum numbers describe the quantum state of an electron in an atom, determining its energy, the shape and orientation of its orbital, and its spin.
Orbitals are described by four quantum numbers:
-Principal quantum number (n)
-Angular quantum number (l)
-Magnetic quantum number (m_l)
-Spin quantum number (m_s)
Conclusions
Louis de Broglie was a French physicist, mathematician and historian whose theory of the wave-particle duality of matter made a fundamental contribution to the development of the theory of quantum mechanics.
Question
Have you already heard of Louis de Broglie? Or have you already heard of his theory of the wave-particle duality of matter?
[ITALIAN]
21-02-2025 - Basi di chimica - De Broglie [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(code notes: X_94)
De Broglie
immagine generata da IA con copilot
Un altro fisico che ha dato un contributo importante alla teoria quantistica è stato Louis de Broglie. Egli è stato un fisico francese che ha proposto l'ipotesi che tutte le particelle di materia abbiano proprietà ondulatorie. Il concetto è noto anche come dualità onda-particella.
Louis de Broglie, nella sua tesi di dottorato, suggerì che gli elettroni possono comportarsi come onde. Questo avvenne nel 1924 e già nel 1927 questa ipotesi fu confermata sperimentalmente. Nel 1929 Louis de Broglie vinse il Premio Nobel per la fisica.
Louis de Broglie in particolare riuscì a livello teorico a capire che data una particella di massa m che si muove a velocità v, ad essa può essere attribuito un comportamento ondulatorio con lunghezza d'onda λ.
Qui di seguito è riportata la formula:
Dove:
m = massa
v = velocità
h = costante di Planck = 6.63x10^-34 J s
Postulato di de Broglie
Se alla luce, che è un fenomeno ondulatorio, sono associate anche le caratteristiche corpuscolari della materia, allora deve essere vero anche il contrario: LA MATERIA, che ha con certezza caratteristiche corpuscolari, deve possedere anche proprietà ondulatorie.
Significa che se la massa si converte in energia allora alla massa possiamo associare un’onda h v
A questo punto, con de Broglie, la fisica subisce una certa rivoluzione perché da qui in poi si sa che ogni cosa in natura possiede sia le proprietà di particella (unità discreta) che le proprietà di onda (continuità).
Qui di seguito alcune questioni che generò la teoria di Louis de Broglie
Dualismo onda-particella
Il dualismo onda-particella diventa un concetto fondamentale della fisica quantistica. Questo concetto descrive come le particelle subatomiche (elettroni e fotoni), possono avere sia proprietà ondulatorie che particellari.
Equazione di Schrödinger
Nel 1925, dopo la teoria di Louis de Broglie (1924), arriva l'equazione di Schrödinger.
L'equazione di Schrödinger è una delle equazioni fondamentali della meccanica quantistica. Essa descrive come lo stato quantico di un sistema fisico cambia nel tempo.
Dove:
-i = unità immaginaria
-h = costante di Planck ridotta
Il simbolo seguente
è la funzione d'onda del sistema,
-H = rappresenta l'energia totale del sistema.
orbitali atomici
Gli orbitali atomici sono regioni nelle spazio attorno al nucleo di un atomo. In queste zone è più probabile trovare un elettrone.
Gli orbitali atomici sono classificati in:
-s-orbitali: Questi hanno una forma sferica e possono contenere fino a 2 elettroni.
-p-orbitali: Questi hanno una forma a doppio lobo e possono contenere fino a 6 elettroni (2 per ciascuno dei tre p-orbitali).
f-orbitali: Questi invece hanno forme ancora più complesse e possono contenere fino a 14 elettroni (2 per ciascuno dei sette f-orbitali).
numeri quantici
I numeri quantici descrivono lo stato quantico di un elettrone in un atomo, determinando la sua energia, la forma e l'orientazione del suo orbitale, e il suo spin.
Gli orbitali sono descritti da quattro numeri quantici:
-Numero quantico principale (n)
-Numero quantico angolare (l)
-Numero quantico magnetico (m_l)
-Numero quantico di spin (m_s)
Conclusioni
Louis de Broglie è stato un fisico, matematico e storico francese la cui teoria sul dualismo onda-particella della materia diede un contributo fondamentale per lo sviluppo della teoria della meccanica quantistica.
Domanda
Avevate già sentito parlare di Louis de Broglie? Oppure avevate già sentito parlare della sua teoria sul dualismo onda-particella della materia?
THE END
