德布羅意關系,指的是路易·德布羅意創立的方程,表達式為:λ=hu/mvu=h/mv=h/p。
該式以著名的質能方程和普朗克方程為基礎,進行替換和變形得到結果。
該式推導過程如下:
1、引入愛因斯坦著名的質能方程:E=mc^2。式中,E表示能量,m表示質量,c表示真空光速。
2、引入普朗克公式:E=hv'。式中,E表示能量,h表示普朗克常數,v'表示頻率。
3、德布羅意認為,粒子與波具有相同的特性(即在物質世界的量化描述中二者可以被視作是同一的),故假設二者的效能是等同的:mc^2=hv'。
4、由于實際粒子并非以真空光速運動,故德布羅意用群速度v乘相速度u代替c的平方,得到:mvu=hv'。
5、通過等式λ,德布羅意用相速度除以波長(u/λ)代替頻率v',得到波長與粒子速度的關系式:mvu=hu/λ。
6、最后得到德布羅意關系表達式:λ=hu/mvu=h/mv=h/p。