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·4 第一章量子力学的物理基础 在此稍后一点的时间(1923年),发现了Compton效应,更进一步证实了光量 子的存在.在这个效应里,散射光的能量角分布完全 hv 遵从通常微粒碰撞所遵从的能量守恒和动量守恒定 律.如图1-1所示,设初始电子是静止的,于是有 (moc2+hy mc2+hy 图1-1 =g十p c C 将矢量方程右边g项移到左边,平方之后利用第一个方程以及p2=mc- mc4,就得到 hy= hv (1.5) 1+hv (1-cos0) moc 引人记号=h=0.0242A,称为电子的Compton波长.上式改写为 moc '-入=%(1-c0s8) (1.6 这个公式已为实验所证实.可是这里推导中使用了光的粒子性以及散射光频率会 改变(减小)等概念,这些都是经典物理学所无法理解的(比如说,经典观念就认为, 电子在受迫振动下所发射的次波—散射光,其频率应和人射光的频率相同). 总之,这一组实验揭示了:作为波动场的光其实也具有粒子性质的一面. 2.第二组实验一粒子的波动性实验 电子Youg双缝实验、电子在晶体表面的衍射实验以及中子在晶体上的衍射 实验表明:原先认为是粒子的这些微观客体,其实也具有波动的性质,有时也呈现 出只有波才具有的干涉、衍射现象,从实验上揭示了微粒的波动性质, l961年Jonssen用电子束做出了单缝、双缝衍射实验①.由于电子的波长短, 在这种实验中缝宽和缝距都要十分狭小,加之低能电子又容易被缝屏物质散射衰 减,实验是很难做的.Jδnssen在铜膜上刻了五条缝宽为0.3um、缝长50μm、缝距 1m的狭缝,分别用单、双、三、四、五条缝做了衍射实验.实验中电子的加速电压 为50keV,接收屏距离缝屏35cm.下面对双缝实验作些概念性分析(如图1-2)②. D C.Jonssen,Z.Physik,161,454(1961). ②电子Youg双缝实验是最富于量子力学味道也是最奇特的实验之一.直到现在仍不断 出现这个实验的各种翻版;关于它的严格计算可见费曼,《量子力学与路径积分》 一个唯象计算 可见张永德,大学物理,第11卷,第9期,1992.详见附录四
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