关于波粒二象性介绍

[拼音]：boli erxiangxing

[外文]：wave-particle duality

微观粒子的普遍属性。光和实体粒子都具有波动性和微粒性这两重属性。早在17世纪就已发现了光的波动性。光的干涉和衍射现象以及光的电磁理论从实验和理论两方面肯定了这一点。然而在20世纪初所发现的黑体辐射、光电效应等现象揭示了光还具有微粒性。第一个完全肯定光除了波动性之外还有微粒性的是A.爱因斯坦。他认为电磁辐射不仅在被发射和吸收时以能量hv(v是光的频率，h是普朗克常数)的微粒形式出现，而且在空间运动时，也具有这种微粒形式。这种微粒叫做光量子或光子。对于频率为v、波长为λ的光，光子的能量E和动量p是

E＝hv，

，

式中n表示沿光子运动方向的单位矢量。上二式把光的两重性──波动性和微粒性联系起来（见光的二象性）。

1923年法国物理学家L.V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假说。德布罗意认为：正如光具有波粒二象性一样，实体的微粒（如电子、原子等）也具有这种性质，既具有粒子性也具有波动性。他把粒子性和波动性通过下面的关系联系起来：粒子的能量E和动量p与波的频率v和波长λ之间的关系是

式中h是普朗克常数，ω是波的角频率，n是沿波传播方向的单位矢量， k是波矢。这种关系称为德布罗意关系。

微观粒子具有波粒二象性的假说，在1927年由C.J.戴维孙和L.H.革末以及G.P.汤姆孙分别用实验证实。戴维孙和革末用电子注投射到镍单晶上，观察散射电子束的强度同散射角之间的关系。他们发现，散射电子束的强度随θ角而改变，当θ角取某些确定值时，强度有极大值。这现象与X 射线的衍射现象相同，充分说明电子具有波性。由这个实验中的散射电子束强度极大值与散射角之间的定量关系可以得出电子的德布罗意波波长，与用德布罗意关系算出的结果一致。1928年汤姆孙用快速电子穿过薄金属片，也得到了衍射图样，证实了德布罗意关系的正确性。

由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律。描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。