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    物质衍射

    2016/12/12 10:42:23

    1919年克林顿·戴维森等人,首次成功地使用电子进行了衍射试验,路易斯·德布罗意由此提出粒子拥有波性,其波长与其动量相关 。简单起见这里不详细描写戴维森等人的试验,而是描写电子的双缝实验。通过这个试验,可以非常生动地体现出多种不同的量子力学现象。

     

    试验证实了薛定谔开发他的量子力学时所作的假设,即每个粒子也同时可以被一个波函数来描写,而这个波函数是多个不同状态的叠加。打在屏幕上的电子是点状的,这个现象与一般感受到的点状的粒子相同。

    电子打在屏幕上的位置,有一定的分布概率,随时间可以看出双缝衍射所特有的条纹图像。假如一个光缝被关闭的话,所形成的图像是单缝特有的波的分布概率。

    在图中的试验里,电子源的强度非常低(约每秒10颗电子),因此电子之间的衍射可以被排除。显然电子同时通过了两个缝,与自己衍射导致了这个结果。对于经典物理学来说,这个解释非常奇怪。从量子力学的角度来看,电子的分布概率和衍射结果均可以通过这两个通过两个栅的、叠加在一起的状态,简易地演算出来。这个试验非常明显地显示出了波粒二象性。

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