Противоречия ряда экспериментов, проведенных в начале XX в. с применяемыми теориями указывали на необходимость пересмотра основ квантовой теории и представлений о природе микрочастиц (электронов, протонов и т.п.). Возник вопрос о том, насколько исчерпывающим является представление электрона в виде малой механической частицы, характеризующейся определенными координатами и определенной скоростью.

В оптических явлениях, рассмотренных выше, наблюдается своеобразный дуализм. Наряду с явлениями дифракции, интерференции (волновыми явлениями) наблюдаются и явления, характеризующие корпускулярную природу света (фотоэффект, эффект Комптона).

В 1924 г. французский физик Луи де Бройль выдвинул гипотезу, что дуализм не является особенностью только оптических явлений, а имеет универсальный характер. Частицы вещества также обладают волновыми свойствами.

Если фотон обладает энергией \(E = h\nu \) и импульсом \(p = h/\lambda \), то и частица (например, электрон), движущаяся с некоторой скоростью, обладает волновыми свойствами, т.е. движение частицы можно рассматривать как движение волны.

Согласно квантовой механике свободное движение частицы с массой m и импульсом \(p = m\upsilon \) (где υ – скорость частицы) можно представить как плоскую монохроматическую волну \({\Psi _0}\) (волну де Бройля) с длиной волны

 \(\lambda = \frac{h}{p}\), (2.3.1)

распространяющуюся в том же направлении (например, в направлении оси х), в котором движется частица (рис. 2.3.1).