德布羅意方程組在數(shù)學(xué)和物理中的應(yīng)用非常廣,光從公式的形式上來看就能感受到它的不同,很好的證明波長、能量等之間的關(guān)系。
本段落描述的推導(dǎo)是諸多合法的推導(dǎo)的其中一種,它以著名的質(zhì)能方程和普朗克方程為基礎(chǔ),進(jìn)行替換和變形得到結(jié)果。
首先,引入愛因斯坦著名的質(zhì)能方程:
然后,引入普朗克公式:
E=能量
h=普朗克常數(shù)=6.62607x10-34 J s
v'=頻率
E=hv'
德布羅意相信粒子與波具有相同的特性(即在物質(zhì)世界的量化描述中二者可以被視作是同一的),故他假設(shè)二者的效能是等同的:
mc^2=hv'
由于實(shí)際粒子并非以真空光速運(yùn)動(dòng),故德布羅意用群速度v(velocity)乘相速度u代替c(light)的平方,得到
mvu=hv'
通過等式λ,德布羅意用相速度除以波長(u/λ)代替頻率v',于是得到了波長與粒子速度的關(guān)系式:
mvu=hu/λ
于是有:
λ=hu/mvu=h/mv=h/p