大学物理论文1000字光的波粒二象性

1672年，牛顿(1643～1727)向英国皇家学会递交了一篇《关于光和色的新理论》的论文，提出了光的微粒说——光由许多机械微粒组成。虽然他的同胞胡克(1635～1703)认为微粒说不具有惟一性和必然性，荷兰科学家惠更斯(1629～1695)等主张光的波动说——光是一种在媒质中传播的机械波，但在当时微粒说更符合人们的直觉，加上牛顿的威望等因素，微粒说占了上风。1801年，英国物理学家托马斯•扬(1773～1829)在皇家学会宣读了《关于薄片颜色》的论文，提出了干涉、波长等概念，用著名的双缝干涉实验支持了波动说，使沉寂了近百年的波动说又复活起来。同时，法国科学家菲涅耳(1788～1827)给光的偏振现象建立了经过实验检验的数学模型，英国科学家麦克斯韦(1831～1879)提出了光的电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的速率等于光速，光作为一种电磁波得到了举世公认。这样，在19世纪下半叶，光的波动说就占了统治地位。为了解释黑体辐射，德国科学家普朗克(1858～1947)在1900年提出了一个大胆的能量子假说——黑体辐射的能量变化不是连续的。然而，他只是将能量量子化作为一种方便的计算手段，并没有赋予它真实的物理意义；更没有意识到把能量量子化，根本背离了经典力学和经典电动力学。就在普朗克犹豫徘徊，大多数物理学家对他的能量子假说不以为然的时候，爱因斯坦的论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》发表了。论文不但提出了著名的光量子假说，并运用它成功地解释了光电效应现象，以及一系列与光的产生和转化有关的问题；而且明确地认识到量子概念的重要性，又强调了光的粒子性。这就解决了微粒说和波动说的矛盾。光量子的出现，必然要求人们把微粒说和波动说这两种对立的学说一起融入到光的波粒二象性理论之中。但是，波粒二象性理论却使经典物理学面临着“光的波粒二象性悖论”的挑战。因为在经典物理学中，波和粒子是对立的、互不相容的——一种物质不可能既是粒子又是波。光有时是波，有时又必须是粒子——在经典物理学中这种矛盾无法调和。显然，在经典物理学中这个悖论无法解决。对此，爱因斯坦曾经这样说：“我们面对的重大问题无法在我们制造出这些问题的思考层次上解决。”当人们不容纳光量子的时候，爱因斯坦已经远远超越当时的认识水平——把光看成既是粒子又是波。这种新观点认为波动和粒子图像在辐射理论中可以彼此相容——实际上解决了上述悖论。光电效应和1923年美国物理学家康普顿(1892～1962)、中国物理学家吴有训(1897～1977)发现的“康普顿效应”，无可辩驳地证明光具有波粒二象性。

波粒二象性（wave-particle duality）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。爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。我们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：实验验证：实物粒子的波粒二象性：爱因斯坦提出光的粒子性后，路易·维克多·德布罗意做了逆向思考，他在论文中写到：19世纪以来，只注重了光的波动性的研究，而忽略了粒子性的研究，在实物粒子的研究方面，是否犯了相反的错误。1924年，他又注意到原子中电子的稳定运动需要引入整数来描写，与物理学中其他涉及整数的现象如干涉和振动简正模式之间的类似性，由此构造了德布罗意假设，提出正如光具有波粒二象性一样，实物粒子也具有波粒二象性。他将这个波长λ和动量p联系为：λ=h/p=h/mv；m：质量，v：频率，h：普朗克常数。这是对爱因斯坦等式的一般化，因为光子的动量为p = E / c（c为真空中的光速），而λ = c / ν。德布罗意的方程三年后通过两个独立的电子散射实验被证实。在贝尔实验室Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer以低速电子束射向镍单晶获得电子经单晶衍射，测得电子的波长与德布罗意公式一致。在阿伯丁大学，GP汤姆孙以高速电子穿过多晶金属箔获得类似X射线在多晶上产生的衍射花纹，确凿证实了电子的波动性；以后又有其他实验观测到氦原子、氢分子以及中子的衍射现象，微观粒子的波动性已被广泛地证实。根据微观粒子波动性发展起来的电子显微镜、电子衍射技术和中子衍射技术已成为探测物质微观结构和晶体结构分析的有力手段。德布罗意于1929年因为这个假设获得了诺贝尔物理学奖。汤姆孙和戴维逊因为他们的实验工作共享了1937年诺贝尔物理学奖。参考资料：百度百科----波粒二象性

回答 波粒二象性（wave-particle duality）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。爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。我们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。” [1]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。