冉紹爾德布羅意與物質(zhì)波

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1、由物質(zhì)波理論引發(fā)的遐思洪連杰0410324現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)快一個(gè)世紀(jì)的研究，物質(zhì)波的觀念已經(jīng)深入人心，本短文即是對(duì)物質(zhì)波的簡(jiǎn)單描述和物質(zhì)波產(chǎn)生過(guò)程的一點(diǎn)回顧一物質(zhì)波的基本概念經(jīng)典描述：物理學(xué)把物質(zhì)分為兩大類，一類是實(shí)物，另一類是場(chǎng)．光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，那么我們就提出這樣的問(wèn)題：質(zhì)子、電子以至原子、分子等實(shí)物粒子是否在一定條件下會(huì)表現(xiàn)出波動(dòng)性?德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽(yáng)，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)，其中P是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量．繼而得出兩個(gè)基本方程：υ=E/h，λ==h/p。關(guān)于更多的理論相關(guān)，課本中有詳細(xì)描述，在

2、這里不再贅述物質(zhì)波理論的誕生一、物質(zhì)波概念形成的基礎(chǔ)?????隨著科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)光的本性有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)．即從光的干涉、衍射、偏振等現(xiàn)象表現(xiàn)出光的波動(dòng)性質(zhì)，而從光電效應(yīng)等光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象中又表現(xiàn)出光的粒子性．這樣歷時(shí)三個(gè)多世紀(jì)的波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)的爭(zhēng)論，由光的波粒二象性的觀點(diǎn)所代替，為微觀粒子波粒二象性的提出打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．二、物質(zhì)波概念的孕育時(shí)期?????德布羅意的物質(zhì)波概念是逐步形成的，是吸收了其他學(xué)者物理思想中的精華，并受到他們工作的許多啟發(fā)而獨(dú)創(chuàng)性地建立起來(lái)的．當(dāng)時(shí)的主要物理學(xué)理論有：第一1856年、1861年和1865年，英國(guó)一個(gè)叫麥克斯韋的

3、物理學(xué)家發(fā)表了他的三篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文，建立了電磁學(xué)理論，預(yù)示了波動(dòng)時(shí)代的來(lái)臨。自從赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，人們開(kāi)始更相信光是一種波。從此，波動(dòng)說(shuō)在接下來(lái)的很長(zhǎng)一段日子里占據(jù)了優(yōu)勢(shì)，而似乎微粒說(shuō)逐漸退出了歷史舞臺(tái)。第二1905年，一位名叫愛(ài)因斯坦的瑞士伯爾尼專利局的小職員發(fā)表了一篇論文，成功解釋了光電效應(yīng)。然而，人們發(fā)現(xiàn)，其中提出了光子的假說(shuō)。也就是說(shuō)，只有假設(shè)光是一種粒子，才能解釋光電效應(yīng)。但是該理論剛出來(lái)就幾乎遭受到全世界物理學(xué)家的無(wú)比刻薄的攻擊，僅有少數(shù)人表示理解，但并沒(méi)有很明確的支持者第三：愛(ài)因斯坦借助了普朗克（普朗克提出了能量子假說(shuō)，指出每個(gè)能量子的能

4、量E對(duì)應(yīng)它的頻率υ有個(gè)關(guān)系：E=hυ，h是普朗克常數(shù)，它等于6.63乘以10的-34次方）的能量子假說(shuō)，提出了光子的概念。他假設(shè)，光是一份份的，每一份叫做一個(gè)光子，每個(gè)光子的能量為E=hυ，其中υ為光的頻率。而每個(gè)光子的動(dòng)量為p=h/λ，λ為光的波長(zhǎng)。這與第二個(gè)觀點(diǎn)結(jié)合起來(lái)就有了光的波粒二象性理論。三、物質(zhì)波概念的建立過(guò)程?????其實(shí)到這里，德布羅意要做的工作已經(jīng)很簡(jiǎn)單了，但是最為難能可貴的就是，他作為一個(gè)文學(xué)青年，一個(gè)歷史學(xué)研究生，一個(gè)半道出家的物理學(xué)博士攻讀者，他作出了當(dāng)時(shí)分明就擺在眼前卻沒(méi)人敢做得事情，他的整個(gè)理論的數(shù)學(xué)表達(dá)就是一個(gè)簡(jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單的公式

5、：因?yàn)閙c2=E=hυ，?所以，υ=mc2/h。據(jù)說(shuō)，作為一個(gè)作為一個(gè)上層家庭的高干子弟，作為一個(gè)改行不久的文學(xué)青年，德布羅意的懶散也是在物理學(xué)界里令人嘆為觀止的，需要攻讀五年的博士學(xué)位，在寫(xiě)畢業(yè)論文的時(shí)候他用的只有兩片紙，用兩片紙來(lái)承載這么破天荒地理論，德布羅意很快就引起了全世界的憤怒，他的學(xué)說(shuō)也毫無(wú)疑問(wèn)的被貶得一文不值，然而，正如當(dāng)初愛(ài)因斯坦提出光的粒子性一樣，好像真理總是在少數(shù)人眼里，當(dāng)?shù)虏剂_意的導(dǎo)師朗之萬(wàn)（1872—1946）將德布羅意的博士論文寄給愛(ài)因斯坦時(shí)，愛(ài)因斯坦大加贊賞，稱贊說(shuō)：“瞧瞧吧，看來(lái)瘋狂，可真是站得住腳呢！”并認(rèn)為他揭開(kāi)了“自然界巨大面罩

6、的一角”，經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦的推薦，人們才開(kāi)始重視對(duì)物質(zhì)波的理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．四、物質(zhì)波概念的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證????物質(zhì)波理論公布于世之后，就很好的解釋了當(dāng)時(shí)物理學(xué)上兩個(gè)令人迷惑不解的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：冉紹爾（C.W.Ramsauer）的電子-原子碰撞實(shí)驗(yàn)和戴維森（C.J.Davisson）的電子散射實(shí)驗(yàn)。而最后從實(shí)驗(yàn)物理學(xué)上最終確定其正確性的則是我們都很熟悉的電子衍射實(shí)驗(yàn)，1927年英國(guó)物理學(xué)家J·J湯姆遜之子喬治·湯姆遜用高能電子束穿透金屬膜，并用照相術(shù)記錄了電子的衍射花樣，測(cè)出了電子束波長(zhǎng)也與德布羅意關(guān)系式的計(jì)算值一樣，從而有力地證實(shí)了物質(zhì)波的存在．五、物質(zhì)波概念的發(fā)展?

7、????德布羅意說(shuō)：“我們?nèi)魏螘r(shí)候都不應(yīng)忘記（科學(xué)史證明了這一點(diǎn)），我們認(rèn)識(shí)的每一成就提出的問(wèn)題，比解決的問(wèn)題還要多；在認(rèn)識(shí)的領(lǐng)域內(nèi)，新發(fā)現(xiàn)的每一片土地都可使我們推測(cè)到，還存在著我們尚未知曉的無(wú)邊無(wú)際的大陸．”經(jīng)驗(yàn)總結(jié)總結(jié)德布羅意的整個(gè)研究過(guò)程，他的科學(xué)方法主要有三條：一、L.德布羅意找到物質(zhì)波理論的思路有三條：（1）是源于愛(ài)因斯坦19505年關(guān)于光量子的論文,以及愛(ài)因斯坦后來(lái)的一些工作，即光不僅具有能量，而且還具有動(dòng)量，這已使光具有波粒二象性。2）波爾的量子條件自身直接提示L.德布羅意電子具有波動(dòng)性。（3）康普敦效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步證實(shí)了光具有粒子性。二．L.德布

8、羅意還巧妙