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德布罗意波

时间:2022-08-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:1923—1924年间,德布罗意仔细地分析了光的微粒说和波动说的历史,深入地研究了光子假设。在这种思想的支配下,德布罗意大胆地提出了物质的波粒二象性假设。它们之间的关系与光的波粒二象性所描述的关系一样,即式称为德布罗意公式。这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波,或称物质波,所对应的波长称为德布罗意波长。德布罗意因这一开创性工作而获得了1929年的诺贝尔物理学奖。

1923—1924年间,德布罗意仔细地分析了光的微粒说和波动说的历史,深入地研究了光子假设。他认为,19世纪以来,在光的研究中人们只重视了光的波动性,而忽视了它的粒子性。但在实物粒子的研究中却又发生了相反的情况,只重视实物粒子的粒子性,而忽略了它的波动性。在这种思想的支配下,德布罗意大胆地提出了物质的波粒二象性假设。

他认为,速度为v、质量为m(当v≪c时,m取粒子的静止质量m0)的实物粒子(如电子、原子、分子等),一方面可用能量E和动量p来描述它的粒子性;另一方面还可用频率ν和波长λ来描述它的波动性。它们之间的关系与光的波粒二象性所描述的关系一样,即

式(17-5-1)称为德布罗意公式。这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波,或称物质波,所对应的波长称为德布罗意波长。德布罗意因这一开创性工作而获得了1929年的诺贝尔物理学奖。

因此对于静止质量为m0、速度为v的实物粒子,其德布罗意波长为

如果v≪c,其德布罗意波长为

【例17-6】 光子与电子的波长都是0.2nm,它们的动量和总能量各为多少?

光子的能量为

电子的总能量为

因为

所以

【例17-7】 分别求出动能为100eV的电子及质量为0.01kg、速度为400m/s的子弹的德布罗意波长。

对于子弹,v≪c,故不考虑相对论效应,子弹的德布罗意波长为

由以上计算可得,对于动能为100eV的电子,其德布罗意波长与X射线的波长相近,此时电子还可以表现出波动性;而对于子弹这样的宏观粒子,因其德布罗意波长小到可以忽略,所以宏观粒子仅表现出粒子性。

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