تأثير كابيتزا ديراك هو تأثير ميكانيكي كم يتكون من حيود المادة بواسطة موجة ثابتة من الضوء، تم التنبؤ بالتأثير لأول مرة على أنه حيود الإلكترونات من موجة ثابتة من الضوء بواسطة بول ديراك وبيوتر كابيتسا في عام 1933، إذ يعتمد التأثير على ازدواجية المادة والجسيم، كما جاء في فرضية دي برولي في عام 1924.
تأثير كابيتزا ديراك في فيزياء الكم
- في عام 1924، افترض الفيزيائي الفرنسي لويس دي برولي أن المادة تظهر طبيعة تشبه الموجة من خلال
، حيث أن λ هو الطول الموجي للجسيم، و h هو ثابت بلانك، و p هو زخم الجسيم.
- من هذا، يترتب على ذلك حدوث تأثيرات التداخل بين جسيمات المادة، وهذا يشكل أساس تأثير كابيتزا ديراك، على وجه التحديد تشتت كابيتزا ديراك تعمل في نظام رامان-ناث.
- هذا يعني أن وقت تفاعل الجسيم مع مجال الضوء قصير بما فيه الكفاية، بحيث يمكن إهمال حركة الجسيمات فيما يتعلق بمجال الضوء.
- ورياضيا، هذا يعني أن مصطلح الطاقة الحركية للتفاعل الهاميلتوني يمكن إهماله، حيث ينطبق هذا التقريب إذا كان وقت التفاعل أقل من معكوس تردد الارتداد للجسيم
تفصيل.
- هذا مشابه لتقريب العدسة الرقيقة في البصريات، حيث أن شعاع متماسك من الجسيمات يقع على موجة ثابتة من الإشعاع الكهرومغناطيسي سوف ينحرف وفقًا للمعادلة
.
- حيث n عدد صحيح، λ هو الطول الموجي دي برولي للجسيمات الساقطة، d هو تباعد الشبكة و θ زاوية السقوط.
- إن حيود موجة المادة هذا مشابه للحيود البصري للضوء من خلال محزوز الحيود، وحدوث آخر لهذا التأثير هو حيود الذرات شديدة البرودة، وبالتالي شبه ثابتة بواسطة شعرية بصرية تنبض لمدة قصيرة جدًا.
- إذ ينقل تطبيق الشبكة الضوئية الزخم من الفوتونات التي تنشئ الشبكة الضوئية إلى الذرات، ونقل الزخم هذا هو عملية ثنائية الفوتون مما يعني أن الذرات تكتسب زخمًا بمضاعفات 2ħk، حيث k هو موجه الموجات الكهرومغناطيسية، وتردد ارتداد الذرة كما يمكن التعبير عنه بواسطة
.
- حيث م هي كتلة الجسيم، ويتم إعطاء طاقة الارتداد بواسطة
.
