2020年3月1日 星期日

波粒二象性探討

一、二象性「各別」出現。
宇宙萬物有二種行為模式:波動模式(輻射)及粒子模式(物質)。
宏觀波動:水波
宏觀粒子:子彈
微觀光子的散射,由波動轉換成粒子。
X射線繞射,由粒子轉換成波動。
電子:e/m比例,物質中的離子化軌跡
屬於粒子模式。
電子繞射屬於波動
以上粒子及波只能個別出現使用,但不能同時出現使用(可以轉換使用)。
二、波爾的互補原理:波動與粒子是互補的。
一個量測證實為輻射,則不可能出現粒子特性,反之亦然。
三、波動與粒子的連結。
1.愛因斯坦的光量子。用光子單位時間穿過單位面積的機率量測解釋波。用量測光子密度的機率粒子。
2.波恩用物質波的機率來連結波粒二象性。
物質波與輻射波的不同:前者伴隨材料粒子;後者伴隨光子。
前者遵行蒒丁格方程式;後者遵行波動方程式。
相同之處:均沿正x方向傳播。均有重曡原理及干涉、繞射現象。(林雲海:基礎量子力學)
四、微觀粒子不是經典粒子。不同之處之處:不具備軌道。經典粒子的坐標、動量、角動量是要受到不確定性原理限制的。
微觀粒子具有相互轉化、產生和湮滅、自發衰變、內部自由度(自旋)等特性。
微觀粒子也不是經典波。單個粒子並不能形成一個完整的干涉圖様,必須大量重複的粒子才能形成。其次我們不能說电子的動量具有確定的值或確定的波長。(符力平等,量之力學)
五、德布羅意認為粒子也有波動性。即波粒二象性同樣適用於實物粒子。
大量實驗證實除電子外,中子、質子以及原子、分子等都具有波動性,且符合德布羅意公式。也就是說說一切微觀粒子均具有波動性。(黃向東,量子力學基礎與固體物理學)
黃向東,量子力學基礎與固體物理學)
六、如果所有物質的運動和電子一様必須用波來描述,那麼為什麼子彈的穿縫實驗看不到干涉現象呢?
其實子弾的波長非常短,以致於干涉圖様非常細小,細小到我們無法用任何有限大小的偵測器來區分,我們看到的其實是一種平均曲線,也就是古典非干涉的平滑曲線。(費曼,費曼物理學講義,量子行為)
七、其實,波粒二象性是所有的粒子的本質,只是宏觀物體的尺度太大,令我們無法觀測到波動性而已。子彈當然也有波動性,但其實波長比它的宏觀尺度小太多,所以我們在屏幕上不會觀察到干涉條紋。(張天蓉,極簡量子力學)
八、電子波是一種具有統計性的概率波,它決定著電子在空間某處出現的機率,但出現時必是一個電子的整體,而且集中在一個很小的區域(~10^-14米),因而表現為一個微粒。(敦敦仁,量子力學初步)

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