物质二象性
　


德布罗意

     法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。

    在德布罗意之前，人们对自然界的认识，只局限于两种基本的物质类型：实物和场。

    实物由原子、电子等粒子构成，光则属于场。

    但是，许多实验结果出现了难以解释的矛盾。物理学家们相信，这些表面上的矛盾，势必有其深刻的根源。

    德布罗意将光的波粒二象性应用到实物粒子，提出物质波的概念。

    1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。如果成立的话，实物粒子也同样具有波动性。
　


(1) 德布罗意假设
　


假设：质量为 m 的粒子，以速度 v 运动时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质
　

粒子性：可用E、P描述: 


      E = mc2 = hν


      P = mv = h/λ

    
波动性：可用 ν 、λ 描述:

             ,
       

 
(2) 电子的德布罗意波长
　
     如果电子经电场加速（加速电位差为u）后， 有关系式

                           
             
得
            
    将 h=6.63×10-34〔焦耳·秒〕，e=1.60×10-19〔库仑〕，m0=9.11×10-31〔 千克〕等数据代入后，得                 
            

    由此可知，假如用150伏特的电位差所加速的电子，物质波的波长为10-10米，与伦琴射线（x射线）的波长的数量级相同；而当u=10000伏特时，λ=0.122×10-10米。所以这种物质波的波长是很短的。

    我们知道，光学仪器的分辨率与光的波长成反比，电子显微镜的放大率，远大于光学仪器的放大率，就是因为电子的物质波（德布罗意波）的波长，远较可见光波长为短的缘故。


(3) 德布罗意波的实验验证
　

    为了证实这一设想，1923年，德布罗意又提出了作电子衍射实验的设想。1924年，又提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。

    1927年，戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性，不久，G.P.汤姆 逊与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验。

    此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。

    德布罗意的设想最终都得到了完全的证实。

    这些实物所具有的波动称为德布罗意波，即物质波。

    这种波不是电磁波、机械波，是对微观粒子运动的统计描述。