什麼實驗可以證明物質波

2021-03-03 21:38:29 字數 2669 閱讀 9132

1樓:匿名使用者

用基本粒子束,例如電子、質子或中子射向具有單縫或雙縫的類似光波衍射現象的儀器,此處一般是某種晶格,如果射出粒子較多,則可發現接收到的是類似光的干涉圖.

關於物質波的幾個問題

2樓:陽光語言矯正學校

物質波,又稱德布羅意波,即函式為概率波,它指空間中某點某時刻可能出現的機率,其中概率的大小受波動規律的支配。量子力學認為微觀粒子沒有確定的位置,在不測量時,它出現在**都有可能,一旦測量,就得到它的其中一個本徵值即觀測到的位置。對其它可觀測量亦呈現出一種分佈,觀測時得到其中一個本徵值,物質波於巨集觀尺度下表現為對機率波函式的期望值,不確定性失效可忽略不計。

物質波(德布羅意波)(matter wave)指物質在空間中某點某時刻可能出現的機率,其中概率的大小受波動規律的支配。比如一個電子,如果是自由電子,那麼它的波函式就是行波,即是說它有可能出現在空間中任何一點,每點機率相等。如果被束縛在氫原子裡,並且處於基態,那麼它出現在空間任何一點都有可能,

合併圖冊

合併圖冊(2張)

在波爾半徑處機率最大。對於你自己也一樣,你也有可能出現在月球上,和你坐在電腦前的機率相比,這是非常非常小的,以至於不可能看到這種情況。這些都是量子力學的基本概念,非常有趣。[1]

也就是說,量子力學認為物質沒有確定的位置,在不測量時,它出現在**都有可能,一旦測量就得到它的其中一個本徵值即觀測到的位置。對其它可觀測量亦呈現出一種分佈,觀測時得到其中一個本徵值,物質波於巨集觀尺度下表現為對機率波函式的期望值,不確定性失效可忽略不計。

量子力學裡,不對易的力學量,比如位置和動量是不能同時測量的,因此不能得到一個物體準確的位置和動量 ,位置測量越準 ,動量越不準,這個叫不確定性原理。哲學認為,不可能被觀測的值相當於不存在,因此,根據量子力學,不存在同時擁有準確的動量和位置的粒子。

機械波是週期性的振動在媒質內的傳播,電磁波是週期變化的電磁場的傳播。物質波既不是機械波,也不是電磁波。在德布羅意提出物質波以後,人們曾經對它提出過各種各樣的解釋。

到2023年,德國物理學家玻恩(1882~1970)提出了符合實驗事實的後來為大家公認的統計解釋:物質波在某一地方的強度跟在該處找到它所代表的粒子的機率成正比。按照玻恩的解釋,物質波乃是一種機率波。

德布羅意波的統計解釋粒子在某處鄰近出現的概率與該處波的強度成正比。[2]

粒子觀點

電子密處,概率大。電子疏處,概率小。

波動觀點

電子密處,波強大。電子疏處,波強小。

波強∝振幅平方a2∝粒子密度∝概率。

補充資料

1、物質波的統計解釋:波粒兩象性是統計性的規律,微觀粒子的運動沒有確定的軌跡,只能確定它在某一空間位置上出現的機率,物質波與經典的機械波不一樣,它是機率波。

2、λ=h/p (h:普朗克常量;p:動量。 λ:波長)[3]

3、f=ε/h(h:普朗克常量;ε: 能量。f: 頻率)[3]

實驗證明

2023年,克林頓·戴維森與雷斯特·革末在貝爾實驗室將電子射向鎳結晶 ,發現其衍射圖譜和布拉格定律(這原是用於x射線的)**的一樣。在德布羅意假說被接受之前,科學界認為衍射是只會在波發現的性質。

這是量子力學的重要結果。2023年,康普頓證明了光具粒子的性質,而以上實驗就證明了粒子有波的性質,肯定了波粒二象性的學說。物理學家可以使用德布羅意波長,並用波動方程來解釋物質的現象。

[3]後來基本粒子也被證實有波的性質。2023年,富勒烯被測出有波的性質。

在光具有波粒二象性的啟發下,法國物理學家德布羅意(1892~1987)在2023年提出一個假說,指出波粒二象性不只是光子才有,一切微觀粒子,包括電子和質子、中子,都有波粒二象性。他把光子的動量與波長的關係式p=h/λ推廣到一切微觀粒子上,指出:具有質量m 和速度v 的運動粒子也具有波動性,這種波的波長等於普朗克恆量h 跟粒子動量mv 的比,即λ= h/(mv)。

這個關係式後來就叫做德布羅意公式。

從德布羅意公式很容易算出運動粒子的波長。

例如,電子的電荷是1.6×10^-19 庫,質量是0.91×10^-30 千克,經過200 伏電勢差加速的電子獲得的能量e=ue=200×1.

6×10-19 焦=3.2×10-17 焦。這個能量就是電子的動能,即0.

5mv^2=3.2×10^-17 焦,因此v=8.39*10^6 米/秒。

於是,按照德布羅意公式這運動電子的波長是λ=h/(mv)=6.63*10^-34/(9.1*10^-31*8.

39*10^6)=8.7×10-11 米,或者0.87 埃。

我們看到,這個波長與倫琴射線的波長相仿。前面講過,這樣短的波長,只有用晶體做衍射光柵才能觀察到衍射現象。後來人們的確用這種辦法觀察到了電子的衍射,從而證明了德布羅意假說的正確性。

發現了電子、質子等微觀粒子的波動性以後,對微觀世界的認識統一起來了。不僅原來認為是電磁波的光具有粒子性,而且原來認為是粒子的電子、質子等也具有波動性。當然,應該指出,雖所有的微觀粒子都具有波粒二象性,但光子跟電子、質子等粒子還是有很基本的區別的。

光子沒有靜質量,電子、質子等都有靜質量.光子的運動速度永遠是c,電子、質子等卻可以有低於光速c的各種不同的運動速度。

3樓:匿名使用者

波動性有沒有什麼直觀地表現:電子有單縫衍射、雙縫干涉實驗

振幅何在:量子力學裡的波函式,波函式的模方表示機率幅。德布羅意那會,薛定諤方程還沒出來呢。

這時候物質波難道不該有什麼明顯的體現嗎:問題是動量等於速度乘質量,質量要足夠小,比如電子那麼大。

為什麼光是物質波,無線電波不是物質波

光是無線電波的一種,是無線電波的一部分。所以,電磁波是電磁波,物質波是物質波,兩個概念,至於光既是電磁波又是物質波,舉個例子,這就像1既是自然數又是正整數。如果非要說出點關聯,那麼只能勉強地說電磁波是光子的物質波。所有的波 也包括電磁波 都是具有粒子性的,這是波粒二象性的內容,例如光 也可換成x射線...

物質波,即概率波的提出者是誰,物質波,概率波是什麼?

a 物質波,bai又稱德布羅意波,是概du率波,zhi指空間中某點dao 某時刻可能出現的機率,內 其中概率的大小受波容動規律的支配 機械波是週期性的振動在媒質內的傳播,電磁波是週期變化的電磁場的傳播 物質波既不是機械波,也不是電磁波 故a選項說法錯誤 b 在光的雙縫干涉實驗中,減小光的強度,讓光子...

物質波是什麼,物質波到底是什麼東西,能由儀器直接測量麼

物理學中,物質波 即德布羅意波 係指所有物質的波 見波粒二象性 德布羅意說明了波長和動量成反比 頻率和總能成正比 之關係,是路易 德布羅意於1923年在他的博士 提出的。第一德布羅意方程指出,粒子波長 亦稱德布羅意波長 和動量p的關係 下式中普朗克常數h 粒子靜質量m 粒子速度v 洛倫茲因子 和真空...