光既是波又是粒子

更新时间:2023-04-17 15:23

经典概念并不能很好地描述微观粒子。从现代理论来看,光子是电磁场的量子化激发,量子理论是描述光子的自然理论。但如果我们非要用经典的位置、运动等概念去想象,那么就只能认为一方面光子的运动服从波动方程(统计意义上),另一方面当它与物质粒子相互作用时,却有着粒子的特性。

值得一提的是,这种宏观与微观的错位,不仅由于类比上的方便,也是实验性的限制。虽然我们研究的是微观系统的物理,但可供使用、观测的仪器归根结底是宏观的,因此微观系统的演化最终会由显示在宏观仪器上的“类比性”宏观量来描述。比如对光子来说,我们没法在宏观上谈它的相位、概率幅,但我们可以谈电磁波在空间点上的强度。

光既是波又是粒子

光既有波的性质又有粒子的性质,叫光的波粒二象性。

说光的波动性,是指光能发生干涉和衍射,因所有的波都有干涉和衍射的特性。

说光具有粒子性,是因为光又能反射,发生反射现象。例如平面镜成像就是光的反射形成的。反射,就好像小球掉地上又弹起来一样,几乎所有的粒子碰撞都会反弹,光的反射就好比粒子的反弹。

光既是波又是粒子

光具有波粒二象性。

波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。

这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。

爱因斯坦这样描述这一现象:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。

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光的粒子性和波动性的代表人物

阿尔伯特・爱因斯坦是著名的德国犹太裔理论物理学家、思想家及哲学家。因为“对理论物理的贡献,特别是发现了光电效应”而获得1921年诺贝尔物理学奖,现代物理学的开创者、奠基人,相对论“质能关系”的创立者,“决定论量子力学诠释”的捍卫者,不掷骰子的上帝。

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