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波粒二象性波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。波粒二象性是指某物质同时具备波和粒子的特质。 这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。 爱因斯坦这样描述这一现象:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。 我们遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是合在一起便可以。”波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。 1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
在光具有波粒二象性的启发下,法国物理学家德布罗意(1892~1987)在1924年提出一个假说,指出波粒二象性不只是光子才有,一切微观粒子,包括电子和质子、中子,都具有波粒二象性。他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ推广到一切微观粒子上,指出:具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性,这种波的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比,即λ= h/(mv)。这个关系式后来就叫做德布罗意公式。 三年后,通过两个独立的电子衍射实验,德布罗意的方程被证实可以用来描述电子的量子行为。在阿伯丁大学,乔治·汤姆孙将电子束照射穿过薄金属片,并且观察到预测的干涉样式。在贝尔实验室,克林顿·戴维森和雷斯特·革末做实验将低速电子入射于镍晶体,取得电子的衍射图样,这结果符合理论预测。
氢原子的圆形电子轨道的驻波条件: 轨道周长=波长整数倍 λ=h/p 2πa=nλ=nh/p 角动量 L=ap=nh/(2π)=nћ
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