Dualidade onda-partícula

Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é do campo elétrico e do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.
Mas alguns experimentos realizados no fim do século XIX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.
Quando se faz um experimento com partículas em fenda única, observa-se uma região de máxima incidência de partículas, conforme mostra a figura 01.



Figura 01: as partículas são colimadas por uma fenda e incidem no anteparo formando um padrão de interferência com uma franja apenas.
Fica evidente o caráter ondulatório quando se faz um experimento com fenda de espessura da ordem do comprimento de onda da luz incidente conforme a figura 02.




Figura 02: ao centro, apenas uma franja de intensidade luminosa máxima.
Nestes dois casos se observa a intensidade máxima em uma única região do anteparo.
Quando a onda incide em um colimador com duas fendas observa-se um padrão de interferência com várias franjas. Isto ocorre devido ao fato de que há uma interferência construtiva quando a intensidade máxima da onda da luz emergente de uma fenda coincide com o máximo da onda emergente da outra fenda. Isso ocorre porque há uma diferença de caminho da luz emergente de cada fenda. O mesmo acontece com os mínimos e forma o padrão de interferência da figura 03.



Figura 03: várias franjas de intensidade luminosa máxima no centro.
Quando a mesma experiência é realizada com partículas, o padrão deve ser formado apenas por duas raias de máxima intensidade. Mas não é isto que se observa se a mesma experiência for realizada com prótons, nêutrons ou elétrons. O que se observa é um padrão de interferência! É isto que intriga os físicos: a luz se comporta ora como onda, ora como partícula. E as partículas se comportam como onda em determinadas situações.