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        物質衍射

        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行了衍射試驗,路易斯·德布羅意由此提出粒子擁有波性,其波長與其動量相關 。簡單起見這里不詳細描寫戴維森等人的試驗,而是描寫電子的雙縫實驗。通過這個試驗,可以非常生動地體現出多種不同的量子力學現象。

         

        試驗證實了薛定諤開發他的量子力學時所作的假設,即每個粒子也同時可以被一個波函數來描寫,而這個波函數是多個不同狀態的疊加。打在屏幕上的電子是點狀的,這個現象與一般感受到的點狀的粒子相同。

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

        在圖中的試驗里,電子源的強度非常低(約每秒10顆電子),因此電子之間的衍射可以被排除。顯然電子同時通過了兩個縫,與自己衍射導致了這個結果。對于經典物理學來說,這個解釋非常奇怪。從量子力學的角度來看,電子的分布概率和衍射結果均可以通過這兩個通過兩個柵的、疊加在一起的狀態,簡易地演算出來。這個試驗非常明顯地顯示出了波粒二象性。

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