波粒二象性是什么意思 光的波粒二象性是什么

波粒二象性是什么

波粒二象性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。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。

延伸阅读

光波粒二象性解释

光的波粒二象性是指光既具有波动特性,又具有粒子特性。科学家发现光既能像波一样向前传播,有时又表现出粒子的特征。因此我们称光为“波粒二象性”。

光的波动性

笛卡儿提出的两点假说

在人们对物理光学的研究过程中,光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性问题,笛卡儿在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为,光是类似于微粒的一种物质;另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用,但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。

牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论

1672年,伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实验:让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上,在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。他认为,光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。在这篇论文里他用微粒说阐述了光的颜色理论。第一次波动说与粒子说的争论由“光的颜色”这根导火索引燃了。从此胡克与牛顿之间展开了漫长而激烈的争论。

在新的事实与理论面前,光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。

即:光粒子的运动轨迹是呈周期性的波。

光的波动说与微粒说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始,至二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯.杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。

什么是波粒二象性

个人有个想法,波粒二象性是高维时空向低维时空(准确说就是我们生活的四维时空,或者说我们目前只能观测到的四维时空)的不同特征的映射。
为什么这么说呢?
有个小视频,一个三维小球,按一定频率上下运动,穿过一个平面,于是在这个平面上出现了一会儿大,一会儿小,一会儿又消失的空洞。处在二维平面上,很难解释这个现象,但是放到三维空间很容易解释,还可以简洁的表示出来。
所以,波粒二象性可能就是一个物体两个侧面的刻画。当然,也有可能还有其他侧面。但就目前而言,我们观察到的粒子表现,可以表示为波和粒子特征的叠加。


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