地球也有波動性,德布羅意提出的物質波早就投入到技術應用中

2020-12-03 騰訊網

光是粒子還是波？對這個問題的爭論是物理學史上的一段佳話，三百多年來由此引發了一連串的科學發現，直到今天這個問題也沒有得到徹底解決。牛頓時代，光的波動說和粒子說兩派就勢均力敵互不相讓，之後光的幹涉、衍射等現象陸續被觀察到，光的波動說逐步佔了上風。麥克斯韋建立起完整的經典電磁學大廈後，人們認識到光其實是一種電磁波，光的波動說似乎大獲全勝了。

之後人們發現了光電效應，這是波動說無法解釋的。愛因斯坦提出光量子的概念，認為光除了具有波動性之外還具有粒子性，即波粒二象性。愛因斯坦根據光的粒子性成功地解釋了光電效應，並由此獲得了諾貝爾物理學獎。

光能發生幹涉、衍射現象，這樣光表現出波的性質；光也有動量，這就表現出粒子的性質。光的頻率越高，光子的能量就越大，粒子性就越明顯；光的頻率越低，波動性就越明顯。伽馬射線是波長極短的電磁波，單個光子的動量比較大，能夠表現出明顯的粒子性。無線電波的波長比較長，此時波動性比較明顯，粒子性不容易被觀察到。

愛因斯坦之後，德布羅意提出了物質波的概念，認為電子、質子等粒子，以及常規的物質也具有波動性。德布羅意的物質波概念讓他獲得了博士學位及諾貝爾獎，德布羅意也因提出物質波的概念成為量子力學的重要奠基人之一。

按照物質波理論，動量越大的粒子，其物質波波長就越短，就不容易被人觀察到其波動性。電子的波動性首先被觀察到，其他粒子的波動性也相繼被觀察到，並且和德布羅意的預言一致。按照物質波理論，即使像地球這樣巨大的宏觀物體也具有波動性，只不過沒有被觀察到而已。

物質波已經有了應用。普通的光學顯微鏡將物體放大2000倍附近時，由於可見光的衍射，視野就會變得模糊。若要觀察到更清晰的細節，可以用波長更短的波。電子的物質波波長很短，用電子代替光子製造的電子顯微鏡就能輕鬆實現數百萬倍甚至更高倍數的放大。目前電子顯微鏡已經在工業領域、教科研領域有了廣泛的應用，

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  • 量子力學1.3.1 德布羅意的物質波假說
    量子力學的第三個歷史淵源，就是德布羅意的物質波假說。
  • 「我們都是波!」——德布羅意的重大發現
    在充分理解了普朗克、愛因斯坦和玻爾對量子規律的論述工作後，小德布羅意天才地提出了微觀粒子波二象性粒的假說，它是量子力學的奠基性假說。波粒二象性的由來1923年 9月， 德布羅意在《法國科學院通報》上發表了他的不同凡響的見解。
  • 萬物都有波!通過德布羅意波長公式,我們可以計算出任何物質的波
    波粒二象性，這是一個聽上去很簡單，但是想要真正理解卻很複雜的物理性質，微觀粒子同時具有粒子性與波動性這兩種特性，這是很奇怪的，因為在宏觀世界中，我們還沒有見過同一種物質具有兩種截然不同的性質。德布羅意的這個結果看上去荒唐，肉眼可見的物質怎麼會出現波動性呢？
  • 德布羅意的導航波理論復活了嗎?
    1927年，第五次索爾維國際會議召開，德布羅意提出了一種「導航波」理論，即每一粒子都具有確定性的空間位置或軌跡，由導航波函數描述。會議結束後，德布羅意的導航波理論漸漸地被物理學界遺忘。2005年，巴黎狄德羅大學的流體物理學家伊夫·庫代的「彈跳油滴」實驗以及「雙縫實驗」，使得德布羅意的導航波理論復活，但不久被丹麥技術大學的託馬斯·玻爾推翻。
  • 諾貝爾物理學獎得主——德布羅意
    物質波研究1923年9月至10月間，路易·維克多·德布羅意連續在《法國科學院通報》上發表了三篇有關波和量子的論文。第一篇題目是「輻射——波與量子」，提出實物粒子也有波粒二象性，認為與運動粒子相應的還有一正弦波，兩者總保持相同的位相。後來他把這種假想的非物質波稱為相波。
  • 物質波的秘密-德布羅意波
    該論文給出了德布羅意波動方程，但是奈何太駭人聽聞，其導師朗之萬害怕過不了，所以把德布羅意的論文郵寄給了愛因斯坦求其給予支持，給愛的信中寫道：「請您給此論文一個評價，順便給您介紹一下，此論文作者父親是敝國內閣部長，如您不惜給出評價，相信您來敝國一定會收到隆重接待」。
  • 世襲貴族卻走上科學道路的德布羅意
    小時候的德布羅意熱愛讀書，尤其喜歡文學方面內容，18歲的時候進入巴黎索邦大學學習歷史，並獲得了文學學士學位。不久之後他聽說了索爾維物理討論會第一屆秘書莫裡斯對光、輻射、量子性質等問題的討論後對自然科學產生了極大的興趣，轉頭研究理論物理學，也算個半路出家。一戰期間他借電報站工作的機會熟悉了電波知識，他哥哥是研究X射線領域的，從他哥哥那裡了解到了量子力學的知識，激發了他研究量子物理的興趣。
  • 誤人子弟的物質波概念
    可在物理學的發展過程中，人們竟然被德布羅意的物質波概念給迷倒了，把兩者牽強地統一起來，仿佛粒子的運動也是波動，波動也是粒子的運動。德布羅意的物質波概念是在光具有波粒二象性的啟發下才產生的一種假說，按照這樣假說，波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子和質子、中子，都有波粒二象性。
  • 量子力學中的物質波與概率波
    量子力學的基本出發點， 就是物質的波粒二象性，由德布羅意公式所表述： 式中h 是量子力學的基石：普朗克常數
  • 不僅光具有波粒二象性,所有物質都具有波粒二象性,這就是物質波
    他想到了愛因斯坦所提出的光的波粒二象性，愛因斯坦關於光的波粒二象性，簡言之就是說光既具有波的特性，又具有粒子的特性。它既是波也是粒子。而此時德布羅意優秀的思考能力發揮了作用，他將愛因斯坦的光子理論和玻爾的電子軌道量子化概念結合起來思考，提出了一個新的概念，那就是不僅光具有波粒二象性，任何物質都具有波粒二象性，這就是物質波。
  • 德布羅意及其導航波理論
    1924年，32歲的德布羅意完成了博士論文《量子理論研究》，次年全文發表在《物理年刊》。在他的博士論文裡，德布羅意基於愛因斯坦對於光波特別是光波的「波粒二象性」研究，提出了電子的波動性新理論，把愛因斯坦的理論從光推廣到物質，即物質微粒的波粒二象性。
  • 萬物都有波!通過一個公式可以計算出任何物質的波長,包括你的波長!
    微觀粒子的粒子性很好理解，而且我們在初中學習向分子、原子、電子這類微觀粒子的時候，也是從微觀粒子的粒子性角度進行徹入，所以我們一提到微觀粒子，腦海中展現的就是一個體積很小的球體畫面，但是關於微觀粒子的波動性，我們很少提及，而且從直觀感受上來講，我們也很難理解為何一個球狀的粒子會出現詭異波動性，粒子的波性如何而來，又是如何體現的呢？德布羅意：放著官二代不做，反而去研究波粒二象性
  • 這個方程式的預言讓人驚奇,萬物都具有波動性
    德布羅意運用簡單的普朗克方程式和愛因斯坦方程式，構成了他自己的方程式：λ=h/mv。這個方程式決定了「對應」於物質的「物質波」的波長。這個方程式表達的事情很簡單，粒子的動量越大，其對應波的波長就越短。（1）宏觀物體的大小比其波動性波長大的多這個方程式說明了宏觀世界之所以看不到物質波的原因。
  • 量子力學4:德布羅意的明悟
    德布羅意用博士畢業論文拿到 1929 年的諾貝爾物理獎，青史留名。值得一提的是，證明電子波動性的幾個實驗物理學家得到了1937年的諾貝爾物理獎。其中一個獲獎者叫喬治·湯姆孫（Sir George Paget Thomson），用的不是晶體散射，而是另一個方法 —— 他是誰呢？就是我們上一講說的那個發現電子的約瑟夫·湯姆孫的兒子。
  • 袁燦倫重建《新量子力學》(一)微觀物質具有波動性的原因
    至今為人們所普遍接受的是玻恩對波函數的統計解釋。但是，波函數的這種解釋也曾受到過一些人，特別是創始量子力學的物理學家如愛因斯坦、德布羅意、薛丁格等人的反對。愛因斯坦始終認為：「量子力學是不完備的」。狄拉克也說「關於量子力學基礎是正確的說法，我是不能接受的。」總之爭論尚未結束。
  • 他「歪打正著」地證明了物質波假說
    科學家在做試驗或思考的時候意外達到了另一個沒有想到的目標，可能其他的人也遇到了類似的情況，但只有極少數人注意到而且進行了深入的思考，於是，得到了意想不到的新收穫。戴維遜證明物質波假設的經過並獲得諾貝爾獎便是這樣的一個例子。戴維遜當時是美國貝爾電話實驗室裡的研究員，他和助手長期從事電子轟擊金屬的實驗，他們試圖通過實驗研究從高真空中鎳板上撞出電子流。
  • 光子既是波又是粒子的雙重特性
    大家好，歡迎收看我的百家號萌萌說說說，今天小編要給大家介紹的是光子既是波又是粒子的雙重特性。波粒二象性光到底由粒子還是波構成的爭論困擾了人們數百年。1924年,路易·德布羅意提出了一個簡單卻看似不可能的答案:光既是粒子也是波。
  • 物理學的革命,舊量子論的困難,以及物質波的發現
    德布羅意，他出身於貴族，繼承了「公爵」的頭銜。他的哥哥莫裡斯·德布羅意是研究X射線的著名物理學家。他自己原來是學歷史的，大學畢業後轉學物理。他曾在哥哥的實驗室工作過，兩人對於X射線的波動性和粒子性進行多次探討。他自己的晚年回憶說："經過長期的孤寂的思索和退想之後，在1923年我驀然想到；愛因斯坦在1905年所作出的發現，應當加以推廣，把它擴展到一切物質粒子，特別是電子。」
  • 袁燦倫重建《新量子力學》(二)愛因斯坦—德布羅意關係式的推導
    作者按作者於1991年學習《量子力學》時起思考並動筆，於1992年寫成了《新量子力學》，並應邀參加了中國科學院主辦的紀念德布羅意誕辰一百周年暨量子物理學史學術研討會現在就把一質量為m的振子在寬為λ₀/2的無限深動能勢阱中以頻率v₀作周期性振蕩。動量波形成一個波長為λ₀的波包。
  • 德布羅意奠定了粒子就是波,波就是粒子的基礎
    從這一課開始也就是第七課到第八課呢，我們談粒子與波。那麼在邏輯上來講啊，我們談到量子力學不得不提到兩個人，一個就是海森堡，第二位呢就是薛丁格。他們兩個人提出的新的物理學的基本原則：量子力學和波動力學，在邏輯上看的完全等價，雖然表面上看起來完全不同，前者的是量子力學，後者呢是波動力學，也就是說能把物質都看成是波，然後呢再寫出它們的物理學規律。