如何理解微观粒子的波粒二象性

发布时间: 2023-07-28 18:01:47 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 98

何谓微观粒子的波粒两象性?微观粒子波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述...

如何理解微观粒子的波粒二象性

何谓微观粒子的波粒两象性?

微观粒子波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。

爱因斯坦这样描述这一现象:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是合在一起便可以。” 波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。

1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。

扩展资料

1926年M.玻恩提出概率波解释,较好地解决了这个问题。按照概率波解释,描述粒子波动性所用的波函数Ψ(x、y、z、t)是概率波,而不是什么具体的物质波;波函数的绝对值的平方|ψ|2=ψ*ψ表示时刻t在x、y、z处出现的粒子的概率密度,ψ*表示ψ 的共轭波函数。

量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程。薛定谔方程广泛地用于原子物理、核物理和固体物理,对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。

薛定谔方程仅适用于速度不太大的非相对论粒子,其中也没有包含关于粒子自旋的描述。当计及相对论效应时,薛定谔方程由相对论量子力学方程所取代,其中自然包含了粒子的自旋。

波粒二象是什么意思?

光的波粒二象性是指光既具有波动特性,又具有粒子特性。科学家发现光既能像波一样向前传播,有时又表现出粒子的特征。因此我们称光为“波粒二象性”。


波粒二象性(英语:Wave-particle duality)是微观粒子的基本属性之一。指微观粒子有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时又显示出粒子性(这时波动性不显著),在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质。一切微观粒子都具有波粒二象性。

1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。

2021年瑞士洛桑联邦理工学院科学家成功拍摄出光同时表现波粒二象性的照片。

在双缝实验里,从光源传播出来的相干光束,照射在一块刻有两条狭缝 和 的不透明挡板 。在挡板的后面,摆设了摄影胶卷或某种侦测屏 ,用来纪录到达 的任何位置 的光束。最右边黑白相间的条纹,显示出光束在侦测屏 的干涉图样。

波粒二象性是普遍存在吗?如何理解?

单个的任意粒子都具有波动性和粒子性的观点,是量子力学的核心。这也是量子力学所讲述的微观世界与我们观察到的宏观世界最大的不同之处。

波动性、粒子性是所有微观粒子的普遍特征。而宏观世界中,波就是波,粒子就是粒子,两者是不可能对立统一起来的。例如,一块石头就是一块石头,一根波浪状摆动的跳绳就是一根跳绳,一个是单独的粒子,一个是单独的一列波,是截然不同的,具有对立的属性的。但是这种对立统一,在粒子身上不可思议地结合了起来,这正是微观世界中粒子的基本特征。

一个微观粒子,如果表现出波动性,粒子性的一面就会消失,如果表现出粒子性,则波动性的一面就会消失。这一点就像是两个孩子坐跷跷板,一个上来了,另外一个就下去了。或者说像是一枚硬币的正反面,你看到了正面,就看不到反面一样。

具体的波动性怎么理解呢?量子力学的正统学派认为,在波峰找到粒子的可能性是比较大的,而在波谷找到粒子的可能性较小。也就是波动性实际上是粒子出现在空间全部位置的概率的波状分布、演化。

粒子性指的是,若不对一个粒子进行干扰测量,它始终处于波动状态,就是说不能讨论此粒子具体出现的位置,或者说粒子不具有具体的位置。但若对它进行测量了,那么这种测量必然会干扰到粒子的波动性,使得粒子的波动性消失,实实在在地出现在某一个随机的位置,物理学中叫做波函数坍缩。

以上回答希望对大家有帮助,欢迎留言讨论。

如果很难理解的话也对,这话怎么理解呢?我们大多数普通人,只能对自己日常生活中能碰到的,或者能够推断出的事物有理解能力。

而波粒二象性主要体现在微观世界中,虽然这一现象可以推到我们宏观世界中,但根据德布罗意波的计算,我们身边的物体由于能量相当大,导致其波长非常短,不可观察。

相反,在微观世界中,电子、光子的能量相对非常之小,其波动性就能很容易的被观察到。

波粒二象性是普遍存在的吗?如何理解?

光电效应

电子衍射图样

杨氏双缝实验

图 来自网络

如何理解微观粒子的波粒二象性

微观粒子的波粒二象性解释如下:

微观粒子的波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。在经典力学中,研究对象总是被明确区分为两类:波和粒子。

前者的典型例子是光,后者则组成了人们常说的“物质”。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。

波粒二象性(wave-particle duality)指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。

爱因斯坦这样描述这一现象:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是合在一起便可以。” 

波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。1905年,爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释,人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年,德布罗意提出“物质波”假说,认为和光一样,一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说,电子也会具有干涉和衍射等波动现象,这被后来的电子衍射试验所证实。

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