波動-粒子二相性 - 科學Online
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粒子性與波動性是兩個截然不同的行為,粒子性符合牛頓運動定律所描述的粒子,例如古典物理中所認知的電子、原子、棒球等等,而波動通常是一種藉由介質(群體粒子的 ...
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物質波(matterwave)
國立臺灣大學物理所陳致融
物質波又稱德布羅意波(deBrogliewave),是1923年由法國物理學家路易‧德布羅意(LouisVictordeBroglie)提出,是指所有粒子都存在波動的特性,例如電子經過雙狹縫會干涉。
而物質存在粒子與波動的特性,就是所謂的波動-粒子二相性(wave-particleduality)。
粒子性與波動性是兩個截然不同的行為,粒子性符合牛頓運動定律所描述的粒子,例如古典物理中所認知的電子、原子、棒球等等,而波動通常是一種藉由介質(群體粒子的行為)來傳遞能量的行為,例如聲波、水波;但有些波動則不需要介質傳遞能量,例如光波。
最先提出二相性的看法是因為對光的研究。
於1704年牛頓(IsaacNewton)在光學這本著作中,認為光是由一群非常微小的粒子所組成,但直到楊氏雙狹縫干涉實驗以及馬克士威的波動方程式之提出,人們才從實驗與理論上奠定了光的波動性,並推翻了牛頓的微粒說。
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德布羅意波長(deBrogliewavelength)
國立臺灣大學物理所陳致融
德布羅意波(deBrogliewave)又稱物質波(詳見「物質波」條目),是1923年由法國物理學家路易.德布羅意(LouisVictordeBroglie)提出,是指所有粒子都存在波動的特性,例如電子經過雙狹縫會干涉,物質波的波長又稱德布羅意波長。
而物質存在粒子與波動的特性,就是所謂的波動-粒子二相性(wave-particleduality)。
根據德布羅意的假設,粒子的物質波波長\(\lambda\)是由
\(\displaystyle\lambda=\frac{h}{p}\)
來決定,其中\(h\) 為普朗克常數、\(p\) 為粒子的動量。
由於物質波是一種量子效應,所以我們可能會問:在什麼樣的條件下,系統比較不會呈現出粒子的波動性,從而我們便可較安心地以古典的概念去理解系統的物理行為?
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