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    物質(zhì)衍射

    2016/12/12 10:42:23

    1919年克林頓·戴維森等人,首次成功地使用電子進(jìn)行了衍射試驗(yàn),路易斯·德布羅意由此提出粒子擁有波性,其波長(zhǎng)與其動(dòng)量相關(guān) 。簡(jiǎn)單起見這里不詳細(xì)描寫戴維森等人的試驗(yàn),而是描寫電子的雙縫實(shí)驗(yàn)。通過這個(gè)試驗(yàn),可以非常生動(dòng)地體現(xiàn)出多種不同的量子力學(xué)現(xiàn)象。

     

    試驗(yàn)證實(shí)了薛定諤開發(fā)他的量子力學(xué)時(shí)所作的假設(shè),即每個(gè)粒子也同時(shí)可以被一個(gè)波函數(shù)來描寫,而這個(gè)波函數(shù)是多個(gè)不同狀態(tài)的疊加。打在屏幕上的電子是點(diǎn)狀的,這個(gè)現(xiàn)象與一般感受到的點(diǎn)狀的粒子相同。

    電子打在屏幕上的位置,有一定的分布概率,隨時(shí)間可以看出雙縫衍射所特有的條紋圖像。假如一個(gè)光縫被關(guān)閉的話,所形成的圖像是單縫特有的波的分布概率。

    在圖中的試驗(yàn)里,電子源的強(qiáng)度非常低(約每秒10顆電子),因此電子之間的衍射可以被排除。顯然電子同時(shí)通過了兩個(gè)縫,與自己衍射導(dǎo)致了這個(gè)結(jié)果。對(duì)于經(jīng)典物理學(xué)來說,這個(gè)解釋非常奇怪。從量子力學(xué)的角度來看,電子的分布概率和衍射結(jié)果均可以通過這兩個(gè)通過兩個(gè)柵的、疊加在一起的狀態(tài),簡(jiǎn)易地演算出來。這個(gè)試驗(yàn)非常明顯地顯示出了波粒二象性。

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