熱 的 ドブロイ 波長
統計力学において、 熱的ド・ブロイ波長 (ねつてきド・ブロイはちょう、 英: thermal de Broglie wavelength )、または 熱的波長 ( 英: thermal wavelength )とは、ある温度における粒子の量子力学的な広がりの度合いを表す特性長 [1] [2] 。 対象とする 系 が古典統計力学で扱えるか、または 量子統計力学 の適用が必要かを示す指標となる。 粒子の質量が軽く、温度が低温であるほど、熱的ド・ブロイ波長は広がり、量子力学的性質が顕著となる。 熱的ド・ブロイ波長が粒子間の平均距離に近づくと、系を古典統計力学で扱うことはできず、量子統計力学の適用が必要となる。
概要 エネルギー E と 運動量 p を持つ粒子は、次の 周波数 ν および 波長 λ を持つ波としての性質も持つ。 これをド・ブロイ波あるいは物質波と呼ぶ。 、 ここで h は プランク定数 である。 この波長 λ を特に ド・ブロイ波長 という。 この式は、 光電効果 を説明するため提案された アインシュタイン の光量子仮説や コンプトン散乱 によって明らかになった光の粒子性についての式 、 を物質一般に拡張し、物質粒子も波としての性質を持つとみなして得られる式である。 なお、質量 m を持つ非相対論的粒子の場合、その運動速度を v とすると、そのド・ブロイ波長は と表せる。 この式と、原子核の周りを周回する半径 r の円周軌道の長さはド・ブロイ波長の整数倍でなければならないという条件式
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