光是什么結構的字（光是什么）

關于光是什么結構的字，光是什么這個問題很多朋友還不知道，今天小六來為大家解答以上的問題，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、波粒二象性（wave-particle duality）是指某物質同時具備波的特質及粒子的特質。

2、波粒二象性是量子力學中的一個重要概念。

3、 在經(jīng)典力學中，研究對象總是被明確區(qū)分為兩類：波和粒子。

4、前者的典型例子是光，后者則組成了我們常說的“物質”。

5、1905年，愛因斯坦提出了光電效應的光量子解釋，人們開始意識到光波同時具有波和粒子的雙重性質。

6、1924年，德布羅意提出“物質波”假說，認為和光一樣，一切物質都具有波粒二象性。

7、根據(jù)這一假說，電子也會具有干涉和衍射等波動現(xiàn)象，這被后來的電子衍射試驗所證實。

8、[編輯本段]“波”和“粒子”的數(shù)學關系 物質的粒子性由能量 E 和動量 p 刻劃，波的特征則由電磁波頻率 ν 和其波長 λ 表達，這兩組物理量的比例因子由普朗克常數(shù) h（h=6.626*10^-34J·s） 所聯(lián)系。

9、 E=hv , E=mc^2 聯(lián)立兩式，得：m=hv/c^2(這是光子的相對論質量，由于光子無法靜止，因此光子無靜質量）而p=mc 則p=hv/c（p 為動量）[編輯本段]歷史 在十九世紀末，日臻成熟的原子理論逐漸盛行，根據(jù)原子理論的看法，物質都是由微小的粒子——原子構成。

10、比如原本被認為是一種流體的電，由湯普孫的陰極射線實驗證明是由被稱為電子的粒子所組成。

11、因此，人們認為大多數(shù)的物質是由粒子所組成。

12、而與此同時，波被認為是物質的另一種存在方式。

13、波動理論已經(jīng)被相當深入地研究，包括干涉和衍射等現(xiàn)象。

14、由于光在托馬斯·楊的雙縫干涉實驗中，以及夫瑯和費衍射中所展現(xiàn)的特性，明顯地說明它是一種波動。

15、 不過在二十世紀來臨之時，這個觀點面臨了一些挑戰(zhàn)。

16、1905年由阿爾伯特·愛因斯坦研究的光電效應展示了光粒子性的一面。

17、隨后，電子衍射被預言和證實了。

18、這又展現(xiàn)了原來被認為是粒子的電子波動性的一面。

19、 這個波與粒子的困擾終于在二十世紀初由量子力學的建立所解決，即所謂波粒二象性。

20、它提供了一個理論框架，使得任何物質在一定的環(huán)境下都能夠表現(xiàn)出這兩種性質。

21、量子力學認為自然界所有的粒子，如光子、電子或是原子，都能用一個微分方程，如薛定諤方程來描述。

22、這個方程的解即為波函數(shù)，它描述了粒子的狀態(tài)。

23、波函數(shù)具有疊加性，即，它們能夠像波一樣互相干涉和衍射。

24、同時，波函數(shù)也被解釋為描述粒子出現(xiàn)在特定位置的幾率幅。

25、這樣，粒子性和波動性就統(tǒng)一在同一個解釋中。

26、 之所以在日常生活中觀察不到物體的波動性，是因為他們的質量太大，導致特征波長比可觀察的限度要小很多，因此可能發(fā)生波動性質的尺度在日常生活經(jīng)驗范圍之外。

27、這也是為什么經(jīng)典力學能夠令人滿意地解釋“自然現(xiàn)象”。

28、反之，對于基本粒子來說，它們的質量和尺度決定了它們的行為主要是由量子力學所描述的，因而與我們所習慣的圖景相差甚遠。

29、[編輯本段]惠更斯和牛頓，早期光理論 最早的綜合光理論是由克里斯蒂安·惠更斯所發(fā)展的，他提出了一個光的波動理論，解釋了光波如何形成波前，直線傳播。

30、該理論也能很好地解釋折射現(xiàn)象。

31、但是，該理論在另一些方面遇見了困難。

32、因而它很快就被艾薩克·牛頓的粒子理論所超越。

33、牛頓認為光是由微小粒子所組成，這樣他能夠很自然地解釋反射現(xiàn)象。

34、并且，他也能稍顯麻煩地解釋透鏡的折射現(xiàn)象，以及通過三棱鏡將陽光分解為彩虹。

35、 由于牛頓無與倫比的學術地位，他的理論在一個多世紀內無人敢于挑戰(zhàn)，而惠更斯的理論則漸漸為人淡忘。

36、直到十九世紀初衍射現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，光的波動理論才重新得到承認。

37、而光的波動性與粒子性的爭論從未平息。

38、[編輯本段]費涅爾、麥克斯韋和楊 十九世紀早期由托馬斯·楊和奧古斯丁-讓·費涅爾所演示的雙縫干涉實驗為惠更斯的理論提供了實驗依據(jù)：這些實驗顯示，當光穿過網(wǎng)格時，可以觀察到一個干涉樣式，與水波的干涉行為十分相似。

39、并且，通過這些樣式可以計算出光的波長。

40、詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在世紀末葉給出了一組方程，揭示了電磁波的性質。

41、而方程得到的結果，電磁波的傳播速度就是光速，這使得光作為電磁波的解釋被人廣泛接受，而惠更斯的理論也得到了重新認可。

42、[編輯本段]愛因斯坦和光子 1905年，愛因斯坦對光電效應提出了一個理論，解決了之前光的波動理論所無法解釋的這個實驗現(xiàn)象。

43、他引入了光子，一個攜帶光能的量子的概念。

44、 在光電效應中，人們觀察到將一束光線照射在某些金屬上會在電路中產(chǎn)生一定的電流。

45、可以推斷是光將金屬中的電子打出，使得它們流動。

46、然而，人們同時觀察到，對于某些材料，即使一束微弱的藍光也能產(chǎn)生電流，但是無論多么強的紅光都無法在其中引出電流。

47、根據(jù)波動理論，光強對應于它所攜帶的能量，因而強光一定能提供更強的能量將電子擊出。

48、然而事實與預期的恰巧相反。

49、 愛因斯坦將其解釋為量子化效應：電子被光子擊出金屬，每一個光子都帶有一部分能量E，這份能量對應于光的頻率ν：E=hν 這里h是普朗克常數(shù)（6.626 x 10^-34 J s）。

50、光束的顏色決定于光子的頻率，而光強則決定于光子的數(shù)量。

51、由于量子化效應，每個電子只能整份地接受光子的能量，因此，只有高頻率的光子（藍光，而非紅光）才有能力將電子擊出。

52、 愛因斯坦因為他的光電效應理論獲得了1921年諾貝爾物理學獎。

53、[編輯本段]光電效應方程 由于E=hv，這光照射到原子上，其中電子吸收一份能量，從而克服逸出功，逃出原子。

54、電子所具有的動能Ek=hv-W0,W0為電子逃出原子所需的逸出功。

55、這就是愛因斯坦的光電效應方程。

56、[編輯本段]德布羅意假設 1924年，路易-維克多?德?布羅意注意到原子中電子的穩(wěn)定運動需要引入整數(shù)來描寫，與物理學中其他涉及整數(shù)的現(xiàn)象如干涉和振動簡正模式之間的類似性，構造了德布羅意假設，提出正如光具有波粒二象性一樣，實物粒子也具有波粒二象性。

57、他將這個波長λ和動量p聯(lián)系為：λ=h/p 這是對愛因斯坦等式的一般化，因為光子的動量為p = E / c（c為真空中的光速），而λ = c / ν。

58、 德布羅意的方程三年后通過兩個獨立的電子散射實驗被證實于電子（具有靜止質量）身上。

59、在貝爾實驗室Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer以低速電子束射向鎳單晶獲得電子經(jīng)單晶衍射，測得電子的波長與德布羅意公式一致。

60、在阿伯丁大學，George Paget Thomson以高速電子穿過多晶金屬箔獲得類似X射線在多晶上產(chǎn)生的衍射花紋，確鑿證實了電子的波動性；以后又有其他實驗觀測到氦原子、氫分子以及中子的衍射現(xiàn)象，微觀粒子的波動性已被廣泛地證實。

61、根據(jù)微觀粒子波動性發(fā)展起來的電子顯微鏡、電子衍射技術和中子衍射技術已成為探測物質微觀結構和晶體結構分析的有力手段。

62、 德布羅意于1929年因為這個假設獲得了諾貝爾物理學獎。

63、Thomson和Davisson因為他們的實驗工作共享了1937年諾貝爾物理學獎。

64、 光和微觀粒子的波粒二象性如何統(tǒng)一的問題是人類認識史上最令人困惑的問題 ，至今不能說問題已經(jīng)完全解決。

65、1926年M.玻恩提出概率波解釋，較好地解決了這個問題。

66、按照概率波解釋，描述粒子波動性所用的波函數(shù)Ψ(x、y、z、t)是概率波，而不是什么具體的物質波；波函數(shù)的絕對值的平方｜ψ｜2＝ψ*ψ表示時刻t在x、y、z處出現(xiàn)的粒子的概率密度，ψ*表示ψ 的共軛波函數(shù)。

67、在電子通過雙孔的干涉實驗中，｜ψ｜2＝｜ψ1＋ψ2｜2＝｜ψ1｜2＋｜ψ2｜2＋ψ1*ψ2＋ψ1ψ2*，強度｜ψ｜2大的地方出現(xiàn)粒子的概率大 ，相應的粒子數(shù)多，強度弱的地方，｜ψ｜2小 ，出現(xiàn)粒子的概率小，相應的粒子數(shù)少，ψ1*ψ2＋ψ1ψ2*正是反映干涉效應的項，不管實驗是在粒子流強度大的條件下做的，還是粒子流很弱，讓粒子一個一個地射入，多次重復實驗，兩者所得的干涉條紋結果是相同的。

68、 在粒子流很弱、粒子一個一個地射入多次重復實驗中顯示的干涉效應表明，微觀粒子的波動性不是大量粒子聚集的性質，單個粒子即具有波動性。

69、于是，一方面粒子是不可分割的，另一方面在雙孔實驗中雙孔又是同時起作用的，因此，對于微觀粒子談論它的運動軌道是沒有意義的。

70、 由于微觀粒子具有波粒二象性，微觀粒子所遵從的運動規(guī)律不同于宏觀物體的運動規(guī)律，描述微觀粒子運動規(guī)律的量子力學也就不同于描述宏觀物體運動規(guī)律的經(jīng)典力學。

71、 薛定諤方程 量子力學中求解粒子問題常歸結為解薛定諤方程或定態(tài)薛定諤方程。

72、薛定諤方程廣泛地用于原子物理、核物理和固體物理，對于原子、分子、核、固體等一系列問題中求解的結果都與實際符合得很好。

73、 薛定諤方程僅適用于速度不太大的非相對論粒子，其中也沒有包含關于粒子自旋的描述。

74、當計及相對論效應時，薛定諤方程由相對論量子力學方程所取代，其中自然包含了粒子的自旋。

75、 .薛定諤提出的量子力學基本方程 。

76、建立于 1926年。

77、它是一個非相對論的波動方程。

78、它反映了描述微觀粒子的狀態(tài)隨時間變化的規(guī)律，它在量子力學中的地位相當于牛頓定律對于經(jīng)典力學一樣，是量子力學的基本假設之一。

79、設描述微觀粒子狀態(tài)的波函數(shù)為Ψ（r，t），質量為m的微觀粒子在勢場U（r，t）中運動的薛定諤方程為。

80、在給定初始條件和邊界條件以及波函數(shù)所滿足的單值、有限、連續(xù)的條件下，可解出波函數(shù)Ψ（r，t）。

81、由此可計算粒子的分布概率和任何可能實驗的平均值（期望值）。

82、當勢函數(shù)U不依賴于時間t時，粒子具有確定的能量，粒子的狀態(tài)稱為定態(tài)。

83、定態(tài)時的波函數(shù)可寫成式中Ψ（r）稱為定態(tài)波函數(shù)，滿足定態(tài)薛定諤方程，這一方程在數(shù)學上稱為本征方程，式中E為本征值，是定態(tài)能量，Ψ（r）又稱為屬于本征值E的本征函數(shù)。

84、 量子力學中求解粒子問題常歸結為解薛定諤方程或定態(tài)薛定諤方程。

85、薛定諤方程廣泛地用于原子物理、核物理和固體物理，對于原子、分子、核、固體等一系列問題中求解的結果都與實際符合得很好。

86、 薛定諤方程僅適用于速度不太大的非相對論粒子，其中也沒有包含關于粒子自旋的描述。

87、當計及相對論效應時，薛定諤方程由相對論量子力學方程所取代，其中自然包含了粒子的自旋。

本文分享完畢，希望對大家有所幫助。

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