德布罗意波长

2020-12-18 16:09:00 浏览:1271

定义

物质波(即德布罗意波)指物质都具有波动性的现象,物质具有波粒二象性,其德布罗意波长为普朗克常数与其动量的比值。

不确定性原理

不确定性原理(Uncertainty principle)是由海森堡于1927年提出,这个理论是说,你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然大于或等于普朗克常数(Planck constant)除于4π(ΔxΔp≥h/4π),这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。在量子力学里,不确定性原理表明,粒子的位置与动量不可同时被确定,位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式ΔxΔp≥h/4π。

德布罗意波

物质波,又称德布罗意波,即函数为概率波,它的模方指空间中某点某时刻可能出现的几率密度,其中概率密度的大小受波动规律的支配。量子力学认为微观粒子没有确定的位置,在不测量时,它出同时出现在任何位置,即出现在这里也出现在那里,一旦测量,就得到它的其中一个本征值即观测到的位置。对其它可观测量亦呈现出一种分布,观测时得到其中一个本征值,物质波于宏观尺度下表现为对几率波函数的期望值,不确定性失效可忽略不计。

物质波的统计解释:波粒两象性是统计性的规律,微观粒子的运动没有确定的轨迹,只能确定它在某一空间位置上出现的几率,物质波与经典的机械波不一样,它是几率波。

德布罗意波长

德布罗意波长:λ=h/p (h:普朗克常量;p:动量; λ:波长)

德布罗意频率:f=ε/h(h:普朗克常量;ε:能量;f:频率)

1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验,证实了电子的波动性。同年汤姆逊做了电子衍射实验。将电子束穿过金属片(多晶膜),在感光片上产生圆环衍射图和X光通过多晶膜产生的衍射图样极其相似。这也证实了电子的波动性。

发现了电子、质子等微观粒子的波动性以后,对微观世界的认识统一起来了。不仅原来认为是电磁波的光具有粒子性,而且原来认为是粒子的电子、质子等也具有波动性。当然,应该指出,虽所有的微观粒子都具有波粒二象性,但光子跟电子、质子等粒子还是有很基本的区别的。光子没有静质量,电子、质子等都有静质量。光子的运动速度永远是c,电子、质子等却可以有低于光速c的各种不同的运动速度。

参考文献

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成像基本概念

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