光的激粒二象性 光同时具有波动性和粒子性,一般来说,与光的传措有关的 现象,如干涉和仍射,襄现出光的波性;面涉及光与实物相互作 用有关的现象,如发射、吸收、光电效应等现出光的粒性。这 种双量性称为光的波粒二象性 显然,I=mhy=y/tpcy(y一定 根据 Einstein相对论的质能关系式,可得光子动量(P与波长A的 盒属销的X射缺仍射 上述关系式表明,光的粒子性和波动性是紧密相联的 (2)实物微观粒子的波粒二象性 1927年,电子衍射实验完全证实了电子具有波动性。一東电子 流经加意并通过金属单晶体相当于光播,可以清地观察到电子 1924年,法国年轻物理学家 Louis de broglie 的衍射图样,与此计算得到的电子射波长与 ide Broglie预期的波 光的波粒二豪性的肩发下在他的博士学位 长完金一歌,之后用其它实物教子就做类似实验,部可以观察到 2文研究中大胆提出了电子等实物微粒也具有 衍射现象,完全证实了实物微粒具有波动性的籲论 二象性。他认为,正像波能伴魔光子一样 的电子等观粒子,并提出着名的止B5ammh 关系式,预言了电子的放长 a=h/P= hnm or his discovery of th 式中m为粒子的质量,为粒子的运动速度,由 Pan常将微粒的波动性和粒子性定量地联 electrons 系起来 ,哪子T电于得了永门了敏 ◎ of Cambridge, U.K. The Nobel Prize in Physics actions by cry 金属箱的x射仿射 盒属箱的电子仿射9 金属箔的X射线衍射 ¾ 光的波粒二象性 ： 光同时具有波动性和粒子性。一般来说，与光的传播有关的 现象，如干涉和衍射，表现出光的波性；而涉及光与实物相互作 用有关的现象，如发射、吸收、光电效应等表现出光的粒性。这 种双重性称为光的波粒二象性。 显然，I =ρhν =ψ2/4π ρ∝ψ2 (ν 一定) 根据Einstein相对论的质能关系式，可得光子动量(P)与波长(λ)的 关系， E = mc2 ＝hν P = mc = hν/c = h/λ 上述关系式表明，光的粒子性和波动性是紧密相联的。 (2) 实物微观粒子的波粒二象性 1924年，法国年轻物理学家Louis de Broglie 在光的波粒二象性的启发下，在他的博士学位 论文研究中大胆提出了电子等实物微粒也具有 波粒二象性。他认为，正像波能伴随光子一样， 波也以某种方式伴随具有一定能量和一定动量 的电子等微观粒子，并提出著名的de Broglie 关系式，预言了电子的波长： Louis de Broglie (1892-1987) Sorbonne Univ., France The Nobel Prize in Physics 1929 "for his discovery of the wave nature of electrons" λ = h/P = h/mv 式中m为粒子的质量，v为粒子的运动速度，由 Planck常数将微粒的波动性和粒子性定量地联 系起来。 美国科学家Clinton Davisson 和 Lester Germer在镍单晶上首次进行了电子衍射实验。上图是G. P. Thomson 在金箔上的实验结果。有趣的是，J. J. Thomson靠证明电子的粒子性获得诺贝尔奖 (1906)，而其子G. P. Thomson靠证明电子的波性获得了诺贝尔奖(1937)。 1927年，电子衍射实验完全证实了电子具有波动性。一束电子 流经加速并通过金属单晶体(相当于光栅)，可以清楚地观察到电子 的衍射图样，与此计算得到的电子射线波长与de Broglie预期的波 长完全一致。之后用其它实物粒子流做类似实验，都可以观察到 衍射现象，完全证实了实物微粒具有波动性的结论。 Joseph John Thomson (1856-1940) Univ. of Cambridge, U.K. The Nobel Prize in Physics 1906 "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases" George Paget Thomson (1892-1975) London Univ., U.K. The Nobel Prize in Physics 1937 "for their experimental discovery of the diffraction of electrons by crystals" 金属箔的X射线衍射 金属箔的电子衍射