물질파 (드브로이 파장)
Matter waves (de Broglie)
공이나 전자처럼 움직이는 알갱이에도 «파장» 이 있다면, 얼마나 길까요?
무슨 일이 일어났나
움직이는 모든 알갱이는 파장을 가지며, 그 파장은 운동량에 반비례합니다(드브로이 파장 λ = h/p).
APS 기념 표지판에 따르면 드브로이는 1923 년 전자의 파동성을 내다보았고, 표지판은 알갱이의 빠르기가 클수록 파장이 짧다고 정리합니다.
시뮬레이터에서 100 V 로 가속한 전자는 초속 5,930 km 로 달리고 파장은 123 pm 로, 원자 지름(보어 반지름의 두 배)의 1.16 배쯤입니다.
파장이 원자 사이 거리와 비슷해서 결정에 쏜 전자는 특정한 방향으로 세게 되비치는데, MagLab 에 따르면 미국의 데이비슨과 거머가 이것을 실험으로 보였습니다.
같은 100 V 라도 질량이 훨씬 큰 양성자는 파장이 2.86 pm 로 짧아집니다 — 끌개에서 알갱이를 양성자로 바꿔 보세요.
💡 생활 속 예시
- 학교 과학실 현미경으로는 세포까지 보이지만 바이러스는 잘 안 보이는데, 전자 현미경은 파장이 훨씬 짧은 전자의 물질파로 더 작은 것을 봅니다.
- 운동장에서 굴러가는 축구공도 물질파를 가지지만 운동량이 커서 파장이 원자보다도 터무니없이 짧아, 물결처럼 휘는 모습은 볼 수 없습니다.
🙅 오해 깨기오해 모음 보기
알갱이가 빠를수록 물질파 파장이 길어진다.
APS 데이비슨–거머 기념 표지판은 «알갱이의 빠르기가 클수록 파장이 짧다» 고 적습니다. 출처
누가 왜 찾았나
MagLab 에 따르면 루이 드브로이는 1924 년 마친 박사 논문에서 물질도 파동처럼 군다는 생각을 펼쳤고, 미국의 클린턴 데이비슨과 레스터 거머가 이를 실험으로 확인했습니다. 이 생각으로 그는 1929 년 노벨 물리학상을 받았습니다.
확인된 값
- 드브로이가 전자의 파동성을 내다본 해 (APS 기념 표지판)
- 1923 출처
- 드브로이 박사 논문을 마친 해
- 1924 출처
- 물질의 파동성 논문 (Ann. Phys. 10, 22, 1925)
- 1925 출처
- 드브로이 노벨 물리학상
- 1929 출처
- 실험으로 확인한 사람 (데이비슨과 거머, 1927)
- Davisson and Germer 출처
- 입자가 빠를수록 파장이 짧다
- faster → shorter 출처
- 플랑크 상수 h (CODATA 2022, 정해진 값)
- 6.62607015e-34 J s 출처
- 전자 질량 (CODATA 2022)
- 9.1093837139e-31 kg 출처
교육과정에서는
- 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-03]
- 한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-03]
- 일본 · 高等学校 物理 (4) 原子
출처
- https://www.aps.org/programs/honors/history/historicsites/davisson-germer.cfm(확인 2026-11-12)
- https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/debroglie.html(확인 2026-11-12)
- https://promo.aps.org/quantum-foundation-collection(확인 2026-11-12)
- https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?h(확인 2026-11-12)
- https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me(확인 2026-11-12)
이어서 보기
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