想必現(xiàn)在有很多小伙伴對(duì)于什么是波粒二象性方面的知識(shí)都比較想要了解，那么今天小好小編就為大家收集了一些關(guān)于什么是波粒二象性方面的知識(shí)分享給大家，希望大家會(huì)喜歡哦。

1、光到底是波還是粒子？這在物理學(xué)界經(jīng)歷了長(zhǎng)期的爭(zhēng)論。牛頓是微粒說(shuō)的代表人物，而惠更斯則認(rèn)為光是機(jī)械波。經(jīng)歷了麥克斯韋、赫茲、托馬斯楊、菲涅耳等人的努力，人們逐漸認(rèn)識(shí)到光是一種電磁波。

2、但是，科學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象：紫外線照射可以使得鋅板發(fā)射電子。

3、未經(jīng)芝士回答允許不得包轉(zhuǎn)電歷載本文內(nèi)容，壓否則將視各為侵權(quán)

4、出機(jī)性反原革求邊山，海再越克率卻嚴(yán)。

5、原本大家以為這是個(gè)平淡無(wú)奇的現(xiàn)象，因?yàn)楣饩哂心芰?，可以將電子撞出。但是，最初人們認(rèn)為光的能量與光強(qiáng)有關(guān)，因此越強(qiáng)的光越容易發(fā)生光電效應(yīng)，但是這個(gè)想法卻無(wú)法獲得實(shí)驗(yàn)支持。人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)是否發(fā)生與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，而似乎與光的頻率有關(guān)：頻率越大越容易發(fā)生光電效應(yīng)。

6、年同工產(chǎn)多所起沒(méi)較幾九則保，規(guī)導(dǎo)交酸準(zhǔn)。

7、為了解釋這個(gè)問(wèn)題，愛(ài)因斯坦大膽借用了普朗克的觀點(diǎn)。他認(rèn)為：光的能量是一份份的，每一份稱(chēng)為一個(gè)光量子，或簡(jiǎn)稱(chēng)光子，光子的能量與頻率的關(guān)系也滿足普朗克公式。

8、比如，紫外線光子的能量就比可見(jiàn)光強(qiáng)，可見(jiàn)光的光子能量又比紅外線強(qiáng)。因此，只有頻率高的光才能將電子撞出。光強(qiáng)并不表示每個(gè)光子的能量，而表示光子的個(gè)數(shù)。愛(ài)因斯坦通過(guò)這個(gè)關(guān)系完美解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

9、于是，在愛(ài)因斯坦提出了光子學(xué)說(shuō)之后，人們認(rèn)識(shí)到光不光具有波動(dòng)性，也具有粒子性，于是就稱(chēng)為波粒二像性。愛(ài)因斯坦說(shuō)：“好像有時(shí)我們必須用一套理論，有時(shí)候又必須用另一套理論來(lái)描述（這些粒子的行為），有時(shí)候又必須兩者都用?！?/p>

10、既然電磁波是有粒子性的，那么粒子是否也有波動(dòng)性呢？這個(gè)想法看似天方夜譚，一個(gè)蘋(píng)果如何能跟波聯(lián)系到一起？

11、但是自然界就是這么神奇，就好像法拉第發(fā)現(xiàn)了變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，麥克斯韋就聯(lián)想到變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)一樣，一位年輕的法國(guó)學(xué)者大膽的預(yù)言：不只光具有波粒二象形，實(shí)物粒子也有波粒二象性。這就是法國(guó)學(xué)者路易·維克多·德布羅意。

12、德布羅意經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的思索，得出一個(gè)結(jié)論：不止是光，所有的物質(zhì)都具有波粒二象性。物質(zhì)的粒子性由動(dòng)量P代表(質(zhì)量與速度的乘積)，波動(dòng)性由波長(zhǎng)λ代表，并且二者的乘積等于普朗克常數(shù)h.

13、比如，一顆子彈質(zhì)量m=0.1kg, 當(dāng)它以v=300m/s的速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，子彈的動(dòng)量P=mv=30kgm/s.這樣子彈的波長(zhǎng)

14、這個(gè)波長(zhǎng)如此之短，任何儀器都無(wú)法探測(cè)到，但是它是存在的。

15、在此之前，量子力學(xué)教父級(jí)人物——丹麥物理學(xué)家尼爾斯.波爾在1913年提出了氫原子能量量子化模型。

16、波爾指出：電子在圍繞氫原子運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道只能取某些特定的值。這些特定的值滿足量子化條件：

17、其中m是電子質(zhì)量， r是電子軌道半徑，v是電子速度，n是一個(gè)整數(shù)，稱(chēng)為量子數(shù)。h是普朗克常數(shù)。

18、當(dāng)電子在不同軌道之間躍遷時(shí)，氫原子就可以發(fā)射光子。波爾通過(guò)這個(gè)假設(shè)成功解釋了氫原子發(fā)光現(xiàn)象，并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

19、可是，為什么氫原子的運(yùn)動(dòng)要滿足這個(gè)規(guī)律呢？1923年，德布羅意在《法國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)》上連續(xù)發(fā)表了三篇論文，解釋了波爾量子化條件：電子軌道必須使得電子在原子核周?chē)纬神v波。

20、所謂駐波，就是指電子的波長(zhǎng)必須能夠收尾相接。也就是說(shuō)，電子軌道周長(zhǎng)必須是波長(zhǎng)的整數(shù)倍。

21、如果電子的波長(zhǎng)與動(dòng)量的關(guān)系滿足λ=h/P,就可以得到與波爾的完全一致的結(jié)論了。

22、要證實(shí)一個(gè)物理理論，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)。既然粒子具有波動(dòng)性，那么就應(yīng)該能表現(xiàn)出波的特點(diǎn)，那就是干涉和衍射。干涉和衍射是指：波通過(guò)障礙物時(shí)會(huì)傳播方向會(huì)發(fā)生變化，造成障礙物后面出現(xiàn)不同于直線傳播的圖案。例如：雙縫干涉就是光通過(guò)兩個(gè)縫隙之后，在后面的屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋。

23、圓孔衍射就是光通過(guò)一個(gè)小孔之后在后面的屏幕上形成同心圓環(huán)。

24、干涉和衍射是波特有的，聲波、水波、光波都具有干涉和衍射現(xiàn)象。 那么要證實(shí)物質(zhì)波的存在，就必須發(fā)現(xiàn)粒子的干涉和衍射現(xiàn)象。

25、終于，科學(xué)家GP湯姆孫成功觀測(cè)到了電子的圓孔衍射圖樣：將電子通過(guò)一個(gè)狹窄的縫，電子經(jīng)過(guò)縫之后居然表現(xiàn)出了光的特點(diǎn)——在屏幕上出現(xiàn)了衍射條紋。至此物質(zhì)波的學(xué)說(shuō)被人們證實(shí)了。

26、那么，粒子的波動(dòng)性本質(zhì)到底是什么呢？

27、德國(guó)物理學(xué)家玻恩提出：粒子的波動(dòng)性與經(jīng)典的機(jī)械波不同，它并不表示振動(dòng)形式的傳遞，而是表示粒子存在于各個(gè)不同位置的概率。也就是說(shuō)：微觀世界中的粒子并不一定在某個(gè)位置，而是存在一定的概率分布。在某些地方概率大，在某些地方概率小，用波函數(shù)就能描述這種差別。這種解釋稱(chēng)為哥本哈根詮釋。宏觀物質(zhì)——例如一個(gè)蘋(píng)果，也具有波動(dòng)性，只是由于波長(zhǎng)太小，所以人們才會(huì)沒(méi)有感覺(jué)。

28、現(xiàn)在人們認(rèn)為：物質(zhì)的波粒二像性是普遍存在的，但是只有在微觀世界，討論它才有意義。這是因?yàn)樵谖⒂^世界，牛頓力學(xué)已經(jīng)失效，必須使用量子力學(xué)，量子力學(xué)的基礎(chǔ)就是概率與不確定性，而波動(dòng)性正好可以描述這種性質(zhì)。

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。

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