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电子运动具有波动性吗

2021-04-23知识8

举例说明电子具有波动性,为什么电子显像管中电子却能正确地进行扫描? (假设显像管中速电压为1000v) 电子绕原子核的运动可以说明其波动性,电子在核外的运动并不是经典意义上的圆周运动,而是表现为电子云的形式,在有些地方出现的概率大一点,有些地方小。另外电子的衍射实验也可以说明其波动性,不过要有到晶体利用晶体的晶格才能观察到其衍射。晶格的尺寸在10^-10m左右,这也说明电子波的波长很短,电子波也不是电磁波等经典意义上的波,而是一种概率波。就你举的电子显像管的例子,你可以用以下方式计算出电子波的波长。首先电子的能量E=eU,其中e是电子的电量。然后P^2=2mE,其中P为电子动量,m为电子质量,由此可以计算出电子动量。再根据德布罗意公式h/λ=P,其中h为普朗克常量,λ为电子波长。由以上关系式可见动量越小,电子波长越小。电子通过1000伏的电场获得的能量是很小的,所以其电子波的波长也微不足道,在显像管里更明显的是表现出粒子性。

电子是不是具有波动性? 1926年夏天,美国物抄理学家戴维孙到英国访问,巧遇德国的玻恩教授。这个量子力学的祖师爷把德布罗意的一个有趣想法告诉了戴维孙:既然传统上认为具有典型波动性的光,在某些场合下能显示粒子性,那么,传统上是具有典型粒子性的电子,在某种场合下能不能显示出波动性来呢?这是迄今尚无法验证的一个“悬案”。言者无意,听者有心。听得出神的戴维孙忽然想起了一件事:1925年4月的一天,他和同事革末像往常一样在著名的贝尔电话实验室里做实验,用一束电子去轰击放百在高真空的玻璃容器里的一块镍片,期望能撞出一些新的电子来。那天做实验时由于意外事故空气进入容器,使里面的镍片氧化。由于这项实验需要很纯的镍片,所以他们不得不把氧化后的镍片取出来,一面加热,一面把上面的氧化层洗刷掉。当他们用洗清的镍片继续做实验时,却得到一张奇怪的照片:一圈一圈的同心圆,明暗相间地排列着,很像光经过小孔衍射后的照片。当初,他们面对这张衍射照片百思不得其解。现在,玻恩教授介绍的德布罗意关于电子可能具有波动性度的观点,使戴维孙恍然大悟。原来他和革末拍到的这张奇怪的照片,竟然是发现电子具有波动性的重要证据。

粒子运动为什么具有波动性? 波粒二向性在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后,为了解释一些经典理论无法解释的现象,法国物理学家德布罗意于1923年提出微观粒子具有波粒二象性的假说.德布罗意认为:正如光具有波粒二象性一样,实体的微粒(如电子、原子等)也具有这种性质,即既具有粒子性也具有波动性.这一假说不久就为实验所证实.

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