La dualidad onda-partícula es el fenómeno por el cual las partículas como el electrón y fotón, bajo determinadas condiciones, pueden manifestar propiedades de ondas.
Para explicar el efecto fotoeléctrico fue necesario asignar características de partículas a la radiación electromagnética; de igual forma, experimentos de interferencia y difracción se sabe que la radiación electromagnética también se comporta como una onda. Por ello es que se habla de una dualidad onda partícula, pero cabe hacer la aclaración que en ciertas condiciones se comporta como partícula mientras que en otras actúa como onda.
Fórmula de De Broglie
Recordamos que una partícula posee momento, posición, energía cinética, masa y carga eléctrica. Por su parte, una onda tiene velocidad, frecuencia, longitud de onda, intensidad, energía y momento.
En 1924 De Broglie en su tesis doctoral, propuso que la dualidad onda-partícula observada en la radiación electromagnética para los fotones podría extenderse a los objetos materiales como los electrones, de modo que estos pudieran actuar en ocasiones como ondas. El puente entre partículas y ondas para los fotones es la constante de Planck
La idea De Broglie consistió en que las longitudes de onda asociadas a los cuerpos materiales satisfacen las mismas relaciones de onda que los fotones, por lo que postuló que un cuerpo material tendría una longitud de onda
De la fórmula propuesta por De Broglie, se aprecia que a medida que la masa del cuerpo o su velocidad aumentan, disminuye considerablemente la longitud de onda.
Verificación experimental
En 1927 Davisson y Germer realizaron un experimento de difracción, dirigiendo un haz de electrones a un cristal de níquel y midieron la intensidad de los electrones dispersos como una función del ángulo de dispersión, determinando un pico pronunciado en la intensidad del electrón cuya longitud de onda coincidió con la de De Broglie, verificando de esta manera su hipótesis.
Poco después Thomson estudió la transmisión de electrones a través de hojas metálicas delgadas, encontrando patrones de difracción circulares que solamente se podía explicar en términos de ondas, confirmando nuevamente la hipótesis de De Broglie.
Ejemplos
A continuación presentamos algunos ejemplos de la dualidad onda-partícula.
1 Un objeto de 0.0000000001 kg se mueve a una velocidad de 2 m/s. Para encontrar su longitud de onda de De Broglie aplicamos la fórmula
Sustituyendo el valor de la masa y velocidad del objeto, así como la constante de Planck obtenemos
2 Un electrón se mueve al 5% de la velocidad de la luz. Para encontrar su longitud de onda de De Broglie aplicamos la fórmula
Sustituyendo el valor de la masa del electrón que es aproximadamente 
y velocidad del objeto, así como la constante de Planck obtenemos
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Profesor Gaspar. Como puedo tener Coordenadas a traves del Espacio Exterior, para conocer por ejemplo la posible ubicacion de una tripulacion. Gracias Profesor.
Hola tu pregunta es muy interesante, para tener coordenadas en el espacio tendrías que tomar un cuerpo celeste, un sistema solar u otra cosa como referencia, podría ser también el sol o el planeta tierra y a partir de allí te podrías guiar, usando la forma rectangular, cilíndrica o esférica.
Un cordial saludo. Con respecto a la Constante de Planck, y asumiendo que puede ser un tema “interesante” a colegiar, quiero compartir la siguiente “observación”:
Si tenemos en cuenta que:
1ro- En los eventos de comportamiento Oscilatorio está conceptualizado claramente que la “frecuencia” es la cantidad de Oscilaciones que ejecuta la onda en un intervalo de tiempo determinado (por ejemplo, “20 Oscilaciones/segundo”) aunque por motivos prácticos en las ecuaciones aparezca anotada generalmente en la unidad “1/segundo”, lo cual tiene su origen en que el “periodo” se expresa también habitualmente en “segundos” (PERO, su unidad de medida conceptualmente rigurosa es “tiempo/Oscilación”)
2do- En base a lo anterior si ahora se procediera a anotar la “frecuencia” en su unidad “académicamente rigurosa” para enunciar la Ecuación Cuántica de la Energía de un fotón ( E = h x f ), entonces para que la unidad de medida de la Energía (E) quede en su unidad (por ejemplo, “Joules”) la unidad de medida de la Constante de Planck tendría que ser “(Joules x segundo)/OSCILACIÓN” (?!)
Un cordial saludo. Con respecto a las discusiones ontológicas sobre la Mecánica Cuántica, se puede «demostrar» que su causa básica radica en el hecho de que «la unidad de medida de la Constante de Planck adolece de un término, y que al ser agregado se nos revela de manera plena el verdadero significado físico de esta Constante, y a la vez se solucionan las aparentes Paradojas asociadas a la Mecánica Cuántica»!
Un cordial saludo. Con respecto a las «aparentes» Paradojas asociadas a la mecánica Cuántica, resulta que se puede «demostrar» que la causa básica de las mismas radica en que «la unidad de medida de la Constante de Planck adolece (le falta) de un término, que al ser adicionado permite comprender a plenitud el significado físico real de esta»!
Hola, agradecemos mucho tus comentarios para entender temas tan complicados de la mecánica cuántica y de las paradojas pues en si estas son difíciles de entender.
Un cordial saludo. Con respecto a la «unidad de medida» de la Constante de Planck, si tenemos en cuenta que para la «frecuencia» de los fenómenos oscilatorios, la cual tradicionalmente se expresa en la unidad «1/segundo» (por una cuestión de índole práctico a partir de que el período también se denota en la unidad «tiempo»), está bien determinado que la unidad de medida académicamente rigurosa para la «frecuencia» es el «Hz (OSCILACIONES/segundo)» y para el «período» es «tiempo/OSCILACIÓN», con estos antecedentes si ahora queremos expresar la ecuación cuántica de la energía de un fotón ( E = h x f ) usando esta unidad de medida de la «frecuencia» (para lo cual se tiene no solo el derecho sino que resulta ser el planteamiento MÁS CORRECTO ya que conceptualmente la frecuencia es «cantidad de OSCILACIONES/tiempo») entonces , expresando la Energía en «Joules» y el Tiempo en «segundos», y tener ahora que cancelar no solo la unidad «segundo» sino TAMBIÉN la unidad «OSCILACIÓN» entonces a la Constante de Planck le corresponde la unidad de medida «(Joules.segundo)/OSCILACIÓN»!
Hola tienes razón en cuanto a lo tradicional y lo riguroso, en este artículo nos basamos mas en lo tradicional pues solo es una iniciación en este tipos de temas de física, pero tu información es muy interesante y ayuda mucho para aquellos que desean profundizar en lo riguroso, te agradecemos mucho.
Buenas tardes.Por favor me puedes ayudar aplicando la integración o diferencial en la inecuacion de Heisenberg?.Soy cubana