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波粒二象性的概念是指光同时具有粒子和波的性质。它还说小粒子比如电子既像波又像粒子。
这个想法是由路易斯·德布罗意在他的博士论文中概述一些实验结果时提出的。D布罗意的想法与爱因斯坦的想法相似,即光,被认为是一种波,也可以被描述为一种具有固定能量的粒子,称为“波”量子”.
光直到20世纪初,人们都认为它是以波的形式传播的。只有在德布罗意发现它的25年前粒子爱因斯坦研究过的波状行为光电效应,假设光是由一小束光组成的粒子能量等于它频率f和普朗克常数h.这彻底改变了我们对光的理解,现在光也可以被描述为粒子。
一开始,有人提出光是由在空间中运动的小粒子组成的。这个理论试图将光解释为粒子在充满宇宙的介质中传播,这种介质被命名为以太。
然而,关于光是小物体的微粒理论并不能解释光的所有性质,例如,如果波没有在水中传播,它们进入水中时是如何降低速度和改变方向的。反对微粒理论的一个重要论点是无法解释衍射的光。
由英国科学家托马斯·杨进行的实验提供了一种对光的新认识。的实验很简单,但也很聪明。让一束光通过一系列板上的一个小孔,他观察到波状行为的模式。
如果光是一个粒子,它就可以简单地穿过,并在敞开的缝隙上显示出来。然而,如果光是一种波,它就会在缝隙后传播,呈现出一种干扰.杨获得了干扰模式这证实了光的行为像波。
他的思想是与他在光电方面的工作有关的效果.这是期待更强烈光会让电子跳得更多,但这并没有发生。只有当光的频率增加时,电子才会从金属板上跳开。
因此,爱因斯坦提出,是一种叫做量子的粒子的能量撞击了金属板,而正是这种能量导致了电子从金属板中喷射出来。
在描述了电子撞击晶体后如何分散之后,德布罗意发展了一种理论,他提出光既表现为波又表现为粒子。他发现电子的色散呈波状分布提出了速度与质量的关系式粒子用它们的波长。
克林顿·戴维森、佩吉特·汤姆森和莱斯特·格默进行了实验,他们将电子发射到晶体上。电子并没有撞击晶体,而是穿过了材料,在撞击后呈现出波浪状的图案。
这些衍射戴维森和其他人进行的实验最终证实了电子可以像波一样运动。
在这种情况下光这可以看作是一种电磁波,它的能量与其波长成反比,波长越小,能量就越大。在下面的计算中,λ是光子的波长,单位是米,而h和c是普朗克常数和光的速度,其值为:
爱因斯坦推导出了粒子的能量与其质量m(以千克为单位)之间的关系。E是以焦耳为单位的能量,c是光在真空中的速度。
这就是说静止粒子的质量具有能量等价。
我们可以简单地说,粒子和光子的能量是相同的。
质量是m,粒子速度是v,撞击粒子的光子波长为λ,h而且c的速度和普朗克常数是多少光在真空中。
为了得到粒子的相关波长,我们使两个公式相等,并求解波长λ.
化简后,我们得到:
这里,c可以和v,也就是运动粒子的固有速度。
这个波长被称为de粒子的布罗意波长.
波粒二象性是指在量子力学中,任何物体都可以表现为波和粒子。
从托马斯·杨到莱斯特·格默,许多研究者在没有完全理解它的情况下观察到了波粒二象性。这个概念不是由他们中的任何一个人提出的,而是基于许多科学家的贡献,包括路易·德布罗意。
是的,他们有。
电磁辐射是由被称为光子的能量/粒子产生的,在其传播过程中表现得像波一样。
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