什么是波粒二象性？( 二 ) _波粒二象性的发现和推导过程

波粒二象性是什么？

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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。
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。
【什么是波粒二象性？】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。
什么是波粒二象性呢?

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从历史上看，这一表述是物理学不断进步的结果，也是我们对物质属性的信念发生相应变化的结果。物质被认为是一种连续的物质——因为人们可以把固体物质打碎磨碎，使其尽可能小。
但在同一时期，其他人却不能接受这一事实，他们认为这种可分割性肯定有一个限度，我们最终会变成某种不可分割的东西，被称为原子，意思是不可分割的东西。也许并不奇怪，这两幅图也出现在数学中——正如我们所知，数学是一门基于现实物理和由此衍生出的逻辑的科学。我们有像原子一样离散的整数，长度、面积和体积是连续的，并且是无限可分的。化学的进步开始支持原子的观点，因为人们发现自然界中有些元素似乎是不可分割的，它们的反应是按精确的整数比例进行的。
牛顿相信事物的原子起源，认为光甚至光都是由他称之为微粒的粒子构成的。光的反射和折射就像一个微小的固体球，所以它一定是由原子构成的。另一方面，连续统理论也获得了同样的依据。
使用连续变量的数学方程成功地处理了流体和固体，给出了相当准确的答案。这个观点的支持者说，所有的物质都可以被认为是一个连续统一体。甚至光的行为也可以用波动理论在连续介质中的新结果来描述，因为波在反射和折射中也遵循固体定律。
我们应该停止在这一点-为什么波遵循固体的定律，反之亦然。惠更斯时代对光的干涉现象的发现表明光只能是波——因为粒子相遇时在干涉条纹图案的黑暗区域不可能产生任何粒子。波不仅具有反射和折射物质的一些属性，而且还具有能量和动量的属性。
如果我们用一束光照射真空中的一个可移动的小物体，这些属性就很容易观察到。光束会使它像一股气流一样移动，如果我们把强度调高，甚至可以看到物体蒸发。后来，人们还发现物质粒子也像波一样运动。当电子通过双缝时就会发生这种情况;“他们将单个电子发送到纳米制造的狭缝(大约100纳米宽)上，通过用单电子探测器收集传输的电子，他们可以展示双狭缝干涉图案的形成。
”这样看来，物质和辐射既具有波的属性，也具有物质的属性。现在的结论是;物体既可以表现为粒子也可以表现为波，这两种状态是相互区分的。也就是说你不能同时拥有两种状态，这就导致了;互补原理、波粒概念、波波表达式等在实际应用中也有出现。虽然这些方法去掉了困难的问题，但它们并没有真正回答事物在不同情况下怎么会处于两种不同的状态。