Wave-partikel dualitet beskriver egenskaberne ved fotoner og subatomære partikler for at udvise egenskaber for både bølger og partikler. Bølgepartikeldualitet er en vigtig del af kvantemekanikken, da den giver en måde at forklare, hvorfor begreber "bølge" og "partikel", der fungerer i klassisk mekanik, ikke dækker opførslen af kvante objekter. Lysets dobbelte natur fik accept efter 1905, da Albert Einstein beskrev lys med hensyn til fotoner, hvilket udviste partiklers egenskaber og præsenterede derefter sit berømte papir om særlig relativitet, hvor lys fungerede som et felt af bølger.
Partikler, der udviser bølgepartikeldualitet
Bølpartikeldualitet er påvist for fotoner (lys), elementære partikler, atomer og molekyler. Bølgende egenskaber for større partikler, såsom molekyler, har imidlertid ekstremt korte bølgelængder og er vanskelige at detektere og måle. Klassisk mekanik er generelt tilstrækkelig til at beskrive makroskopiske enheds opførsel.
Bevis for bølge-partikel dualitet
Talrige eksperimenter har valideret bølge-partikeldualitet, men der er et par specifikke tidlige eksperimenter, der sluttede debatten om, hvorvidt lys består af enten bølger eller partikler:
Fotoelektrisk effekt - Lys opfører sig som partikler
Det fotoelektrisk effekt er fænomenet, hvor metaller udsender elektroner, når de udsættes for lys. Opførsel af fotoelektronerne kunne ikke forklares ved klassisk elektromagnetisk teori. Heinrich Hertz bemærkede, at skinnende ultraviolet lys på elektroder forbedrede deres evne til at fremstille elektriske gnister (1887). Einstein (1905) forklarede den fotoelektriske virkning som følge af lys transporteret i diskrete kvantiserede pakker. Robert Millikans eksperiment (1921) bekræftede Einsteins beskrivelse og førte til, at Einstein vandt Nobelprisen i 1921 for "hans opdagelse af loven om den fotoelektriske effekt "og Millikan vandt Nobelprisen i 1923 for" sit arbejde med den elektriske ladning af elektricitet og på den fotoelektriske effekt".
Davisson-Germer-eksperiment - lette opfører sig som bølger
Davisson-Germer-eksperimentet bekræftede deBroglie-hypotesen og fungerede som et fundament for formuleringen af kvantemekanik. Eksperimentet anvendte i det væsentlige Bragg-loven om diffraktion på partikler. Det eksperimentelle vakuumapparat målte elektronenergierne spredt fra overfladen af et opvarmet trådtråd og fik lov til at ramme en nikkelmetaloverflade. Elektronstrålen kunne drejes for at måle virkningen af at ændre vinklen på de spredte elektroner. Forskerne fandt, at intensiteten af den spredte stråle toppede i visse vinkler. Dette indikerede bølgeforhold og kunne forklares ved at anvende Bragg-loven på nikkelkrystallitteratafstanden.
Thomas Youngs dobbeltslidseksperiment
Youngs dobbeltsnitseksperiment kan forklares ved hjælp af bølge-partikeldualitet. Emitteret lys bevæger sig væk fra kilden som en elektromagnetisk bølge. Når man møder en spalte, passerer bølgen gennem spalten og deler sig i to bølgefronter, som overlapper hinanden. I det øjeblik, hvor det påvirkes på skærmen, kollapser bølgefeltet til et enkelt punkt og bliver en foton.