黑体辐射中的波粒二象性
2018-07-09李东亮
科技风 2018年31期
摘要:在爱因斯坦关于光的波粒二象性的基础上,德布罗意提出实物粒子也具有波粒二象性,至此,波粒二象性成为了量子理论中最基础的内容。而实际上,若仔细考察维恩和瑞利关于黑体辐射的研究,就可发现其实在黑体辐射的问题上就已经有波粒二象性的性质。
关键词:波粒二象性;黑体辐射;维恩公式;瑞利金斯公式
1 波粒二象性
当光照射在金属表面时,电子从金属中脱出的现象叫做光电效应.而根据光的波动理论,光电效应的实验规律和理论得出的结果并不相符.为了解决光的波动理论和实验规律之间的矛盾,爱因斯坦于1905年提出了光量子假设:当光和物质相互作用时,其能量并不像波动理论那样是连续分布的,而是集中在一些叫做光子的粒子上,这种粒子仍保持着频率的概念,光子的能量ε与频率v的关系为[1]
ε=hv,
式中h为普朗克常量。
在光的波粒二象性的启发下,德布罗意于1924年提出所有的实物粒子都具有波动性,把爱因斯坦关于光的“波粒二象性”推广到所有的物质,并提出:任何的实物粒子都与一列波相联系,粒子的能量ε、动量p与波的频率v、波数k的关系由下列的式子决定
v=ε[]h,
k=p[],
等式的左边对应的波的性质:电磁波的频率和波数,而右边对应的实物粒子的性质:粒子的能量和动量,等式将波和实物粒子联系在一起.德布罗意关系式的正确性在三年后被实验所证实,微观物质的波粒二象性开始被人们所重视,而其实在这之前的黑体辐射问题中也可以得到微观物质的“波粒二象性”。……
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