a) Mitä tarkoittaa kvanttifysiikan aaltohiukkasdualismi? (2 p.)
b) Anna esimerkki ilmiöistä, joiden kautta dualismi ilmenee
i) sähkömagneettiselle säteilylle,
ii) jollekin hiukkaselle. (4 p.)
Huomaa, että tarvitset vähintään neljä ilmiötä. [K2012/9]

a) Aaltohiukkasdualismin mukaan sekä sähkömagneettisella säteilyllä että aineesta koostuvilla hiukkasilla on ominaisuuksia, jotka voidaan selittää vain aaltomallin avulla. Toisaalta molemmilla on ominaisuuksia, jotka voidaan selittää vain hiukkasmallin avulla.

Selitys, 1 p.

Sekä hiukkaselle että sähkömagneettiselle säteilylle on voimassa [[$ p=\dfrac{h}{\lambda} $]]​. Hiukkasella aallonpituus [[$ \lambda $]]​ on de Broglien aallonpituus.

de Broglien aallonpituuden kaava, 1 p.

b) i) Valo on sähkömagneettista säteilyä. Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne havaitaan esimerkiksi seuraavissa tilanteissa:
1) Valo taipuu raossa.
2) Valo kulkee hilan läpi ja hilan läpi kulkeneet aallot interferoivat ja syntyy interferenssikuvio.

Yksi esimerkki riittää, 1 p.

b) i) Sähkömagneettisen säteilyn hiukkasluonne ilmenee esimerkiksi seuraavissa tilanteissa:
1) Valosähköisessä ilmiössä, jossa säteilyn fotoni irrottaa metallista elektroneja.
2) Comptonin ilmiössä, jossa vapaan elektronin ja fotonin energia ja liikemäärä säilyvät.

Yksi esimerkki riittää, 1 p.

b) ii) Hiukkasen aaltoluonne havaitaan esimerkiksi seuraavasti:
1) Elektronien siroaminen kaksoisraosta näkyy samanlaisena interferenssikuviona kuin siroavan valon tapauksessa. 

Yksi esimerkki riittää, 1 p.

b) ii) Hiukkasen hiukkasluonne havaitaan esimerkiksi seuraavasti:
1) Hiukkasten välisiä törmäyksiä voidaan mallintaa Newtonin mekaniikalla.
2) Elektronisuihku käyttäytyy sähkökentässä kuten varatut hiukkaset.

Yksi esimerkki riittää, 1 p.

Takaisin