搜搜考试网量子力学中的波粒二相性是什么意思?
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/06/05 21:28:30
量子力学中的波粒二相性是什么意思?
通俗解释使只有初中物理基础的人能理解
通俗解释使只有初中物理基础的人能理解
这个其实了解一下科学史就理解了.
波粒二象性源自于对光的本性的探索,对于“光是微粒还是波?”这个问题,在18~19世纪,甚至是20世纪初,每一位稍微和物理搭上一点关系的科学家,都必须仔细研究一下这个问题.因为光既有像“直线传播”这类粒子特有的现象,也有像“干涉衍射”这类波特有的现象.最著名的是牛顿（微粒说）和惠更斯（波动说）的争论：
（此文最后第二段太政治了,可以不看）必须说明,牛顿和惠更斯两个人的观点都是非常狭隘的,并没有触及粒子或者波的本质.
微粒说和波动说,分别在很多方面有实验现象验证,能解释现象,但是在很多方面又不能解释.
在19世纪中后期至20世纪初,争论又体现在麦克斯韦（电动力学）和爱因斯坦（光电效应）的各自理论上.
最终戳破这一问题的可以说是普朗克、爱因斯坦和德布罗意三个人,普朗克观察黑体辐射认为辐射能量的不连续,爱因斯坦基于光电效应提出光量子假说.当时就有很多人实在是受不了这些争论,干脆直截了当地说“光具有波粒二象性”,也就是说它有时体现粒子性,有时体现波动性.
德布罗意更牛!他提出不仅是光,任何实物粒子（小到电子质子,大到足球太阳）都具有波粒二象性,并指出了波动与微粒之间的关系：E=hν,p=h/λ.至此,波粒二象性的概念正式建立起来.但实际上这里德布罗意的“物质波”还不是量子力学中的“波”,量子力学中的波是波恩的“概率波”,即某时刻粒子出现在某地的概率.
从科学史和量子力学本身原理出发,波粒二象性应该这么理
0、牛顿、惠更斯时代讨论的粒子和波都是狭隘的,与后来的光量子、能量子、物质波、概率波差别甚大.
1、光就是光,它既不是粒子,也不是波,有时表现出粒子性,有时表现出波动性.
2、微粒与波动实际上只是一个东西的两个方面,就如同冰和水一样.
3、德布罗意关系把波和粒子间的关系理解为能量与频率、动量与波长之间的对应关系.
4、量子力学中的波粒二象性体现为：能量不连续（粒子）与概率不确定（波动）的统一,这正是量子力学的基本观点.
5、量子力学发展到现代还是一门假设比较多的学科（一共有5个基本假设,概率波解释是其中之一）,这和牛顿运动定律（3个）,热力学（3个）,狭义相对论（2个）,广义相对论（3个）比起来还是相当多的!所以有关其因果性和不确定性的争论至今仍然不休,其中必然包含波粒二象性的理解.
综上：波粒二象性既是一个老课题,也是一个新课题,不必拘泥于书本,因为量子力学的不确定因素正如其研究对象一样,扑朔迷离.但是量子力学却能非常好地解释和预言非常多的现象,所以不妨碍我们的运用与研究,波粒二象性也是如此.
波粒二象性源自于对光的本性的探索,对于“光是微粒还是波?”这个问题,在18~19世纪,甚至是20世纪初,每一位稍微和物理搭上一点关系的科学家,都必须仔细研究一下这个问题.因为光既有像“直线传播”这类粒子特有的现象,也有像“干涉衍射”这类波特有的现象.最著名的是牛顿（微粒说）和惠更斯（波动说）的争论：
（此文最后第二段太政治了,可以不看）必须说明,牛顿和惠更斯两个人的观点都是非常狭隘的,并没有触及粒子或者波的本质.
微粒说和波动说,分别在很多方面有实验现象验证,能解释现象,但是在很多方面又不能解释.
在19世纪中后期至20世纪初,争论又体现在麦克斯韦（电动力学）和爱因斯坦（光电效应）的各自理论上.
最终戳破这一问题的可以说是普朗克、爱因斯坦和德布罗意三个人,普朗克观察黑体辐射认为辐射能量的不连续,爱因斯坦基于光电效应提出光量子假说.当时就有很多人实在是受不了这些争论,干脆直截了当地说“光具有波粒二象性”,也就是说它有时体现粒子性,有时体现波动性.
德布罗意更牛!他提出不仅是光,任何实物粒子（小到电子质子,大到足球太阳）都具有波粒二象性,并指出了波动与微粒之间的关系：E=hν,p=h/λ.至此,波粒二象性的概念正式建立起来.但实际上这里德布罗意的“物质波”还不是量子力学中的“波”,量子力学中的波是波恩的“概率波”,即某时刻粒子出现在某地的概率.
从科学史和量子力学本身原理出发,波粒二象性应该这么理
0、牛顿、惠更斯时代讨论的粒子和波都是狭隘的,与后来的光量子、能量子、物质波、概率波差别甚大.
1、光就是光,它既不是粒子,也不是波,有时表现出粒子性,有时表现出波动性.
2、微粒与波动实际上只是一个东西的两个方面,就如同冰和水一样.
3、德布罗意关系把波和粒子间的关系理解为能量与频率、动量与波长之间的对应关系.
4、量子力学中的波粒二象性体现为：能量不连续（粒子）与概率不确定（波动）的统一,这正是量子力学的基本观点.
5、量子力学发展到现代还是一门假设比较多的学科（一共有5个基本假设,概率波解释是其中之一）,这和牛顿运动定律（3个）,热力学（3个）,狭义相对论（2个）,广义相对论（3个）比起来还是相当多的!所以有关其因果性和不确定性的争论至今仍然不休,其中必然包含波粒二象性的理解.
综上：波粒二象性既是一个老课题,也是一个新课题,不必拘泥于书本,因为量子力学的不确定因素正如其研究对象一样,扑朔迷离.但是量子力学却能非常好地解释和预言非常多的现象,所以不妨碍我们的运用与研究,波粒二象性也是如此.