波粒二重性又称波粒二象性(英语:Waveparticleduality)是微观粒子的基本属性之一。指微观粒子有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时又显示出粒子性(这时波动性不显著),在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质。一切微观粒子都具有波粒二象性。
关系
物质的粒子性由能量E和动量p刻画,波的特征则由频率和波长表达,这两组物理量由普朗克常数h所联系。公式为:
著名理论
早期光理论
最早的综合光理论是由克里斯蒂安惠更斯所发展的,他提出了一个光的波动理论,解释了光波如何形成波前,直线传播。该理论也能很好地解释折射现象。但是,该理论在另一些方面遇见了困难。因而它很快就被艾萨克牛顿的粒子理论所超越。牛顿认为光是由微小粒子所组成,这样他能够很自然地解释反射现象。并且,他也能稍显麻烦地解释透镜的折射现象,以及通过三棱镜将阳光分解为彩虹。
由于牛顿无与伦比的学术地位,他的理论在一个多世纪内无人敢于挑战,而惠更斯的理论则渐渐为人淡忘。直到十九世纪初衍射现象被发现,光的波动理论才重新得到承认。而光的波动性与粒子性的争论从未平息。
费涅尔、麦克斯韦理论
十九世纪早期由托马斯杨和奥古斯丁让菲涅耳所演示的双缝实验为惠更斯的理论提供了实验依据:这些实验显示,当光穿过网格时,可以观察到一个干涉样式,与水波的干涉行为十分相似。并且,通过这些样式可以计算出光的波长。詹姆斯克拉克麦克斯韦在世纪末叶给出了一组方程,揭示了电磁波的性质。而方程得到的结果,电磁波的传播速度就是光速,这使得光作为电磁波的解释被人广泛接受,而惠更斯的理论也得到了重新认可。
爱因斯坦和光子
1905年,爱因斯坦对光电效应提出了一个理论,解决了之前光的波动理论所无法解释的这个实验现象。他引入了光子,一个携带光能的量子的概念。
在...
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