Поскольку никакого принципиального различия между микро- и макрообъектами не существует, то возникает вопрос: в каких случаях волновые свойства играют решающую роль в поведении частицы, а в каких случаях они оказываются несущественными и их можно не учитывать? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, воспользуемся аналогией с оптикой. Как известно, волновая природа излучения максимальным образом проявляется в тех случаях, когда длина волны излучения λ сравнима с характерными размерами системы L, т. е. λ ~ L. Если длина волны λ << L, то волновые свойства излучения становятся несущественными, и можно пользоваться геометрической или лучевой оптикой.

Гипотеза де Бройля явилась мощным революционным толчком к развитию новых представлений о природе материальных объектов. В течение нескольких лет целый ряд выдающихся физиков XX века — Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер, Поль Дирак, Нильс Бор и другие — разработали теоретические основы новой науки, которая была названа квантовой механикой.

Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 году американскими физиками К. Девиссоном и Л. Джермером. Они обнаружили волновые свойства электронов в эксперименте по отражению электронов от поверхности кристалла никеля. Пучок электронов ускорялся в электрическом поле с разностью потенциалов 100—150 В и падал на кристалл никеля, играющий роль пространственной дифракционной решётки. Рассеиваясь на кристалле никеля, пучок давал отчетливую дифракционную картину, подобную той, которая возникает при рассеянии на кристалле коротковолнового рентгеновского излучения.

По положению дифракционных максимумов была определена длина волны электронного пучка, которая полностью соответствовала формуле де Бройля.

В следующем 1928 году английский физик Джордж Томсон (сын Джозефа Томсона, открывшего за 30 лет до этого электрон) получил новое подтверждение гипотезы де Бройля. В своих экспериментах Томсон наблюдал дифракционную картину, возникающую при прохождении пучка электронов через тонкую поликристаллическую фольгу из золота.

Рис. 1. Упрощенная схема опытов Дж. Томсона по дифракции электронов. K — накаливаемый катод, A — анод, Ф — фольга из золота

На установленной за фольгой фотопластинке отчетливо наблюдались концентрические светлые и темные кольца, радиусы которых изменялись с изменением скорости электронов (т. е. длины волны) согласно де Бройлю.

Рис. 2. Картина дифракции электронов на поликристаллическом образце при длительной экспозиции (a) и при короткой экспозиции (b). В случае (b) видны точки попадания отдельных электронов на фотопластинку

Впоследствии дифракционные явления были обнаружены также для нейтронов, протонов, атомных и молекулярных пучков. Экспериментальное доказательство наличия волновых свойств микрочастиц привело к выводу о том, что это универсальное явление природы, общее свойство материи.

Рис. 3. Дифракция электронов

Таким образом, подтвержденная экспериментально гипотеза де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме коренным образом изменила представления о свойствах микрообъектов.