為什麼會出現波的衍射?從牛頓時代以來，有關光是粒子還是波的争論持續了好幾百年牛頓認為光是由粒子流所組成的，但與他同時代的物理學家惠更斯卻認為光是波最終通過英國物理學家托馬斯楊在19世紀所做的雙縫幹涉實驗，光是波的主流觀點逐漸占據了上風，光是粒子還是波的争論暫告一段落，下面我們就來說一說關于為什麼會出現波的衍射?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!

為什麼會出現波的衍射

從牛頓時代以來，有關光是粒子還是波的争論持續了好幾百年。牛頓認為光是由粒子流所組成的，但與他同時代的物理學家惠更斯卻認為光是波。最終通過英國物理學家托馬斯楊在19世紀所做的雙縫幹涉實驗，光是波的主流觀點逐漸占據了上風，光是粒子還是波的争論暫告一段落。

我相信能夠看到我這篇文章的大多數人也對于量子力學有一些了解了，由于這個實驗太出名了，也有太多人講過了，所以對于雙縫幹涉實驗我就不詳細論述了。

總的來說，托馬斯楊的雙縫幹涉實驗很好地證明了光的波動性。後來麥克斯韋證明了光是一種電磁波的論證，又為光的波動說奠定了堅實的數學基礎。

仿佛光是波的說法已經蓋棺定論了，但總有人不信這個邪。作為物理學界有名的反叛者，打倒了牛頓神聖引力的愛因斯坦，這一次在光的波粒之争中卻又占到了牛頓的一方。

上文我就講述過愛因斯坦為什麼會認為光是粒子。因為如果光是波的話，是沒有辦法解釋光電效應的。

但與此同時，我們又會思考一個問題：

解釋光電效應我們可以把光看成粒子，而在雙縫實驗中光又産生的波動性。在光通過雙縫的時候，産生了波才有的幹涉模式。這足以說明光的性質具有波粒二象性，它既是波又是粒子。

但他這種波動性又是如何作用的呢？

一般人可能會這樣猜想，一束光裡面擁有着無窮的光子。隻要光的粒子數目足夠大，那麼他就有可能産生如幹涉效應一般的波的特征。

但事實真的是如此嗎？隻有發射足夠強的光才能展現波動性嗎？隻有一次性發射大量數目才能使光子之間相互幹涉嗎？

實際上，我們采用不同時間發射出光子，讓它們每隔一段時間以緩慢的速度挨個通過雙縫。隻要等待足夠長的時間，不管我們發射多少個光子，當數目足夠多的時候，在不同時間發射的光子之間依然會産生幹涉的效應。其反應到背景闆的圖樣依然會産生波的幹涉特性。

這個實驗結果是令人難以接受，因為這些光子通過雙縫的時間完全不同，其在時空中仿佛也完全沒有影響的可能，那究竟是什麼讓光子之間相互幹涉的呢？

按照我們傳統的思維，我們以為光子在通過雙縫的時候，要麼是通過了左縫，要麼是通過了右縫。但從實驗結果來看，事實并不是如此。

我們如果在光子快要通過雙縫的時候，将其中一條縫關閉，我們就會發現光的波動性特征又完全地消失。其打到背景闆就完全跟發射宏觀粒子一樣，其展示的又是他的粒子性。

當看到這些實驗結果以後，我們不禁又疑惑了。一束光通過一條縫的方式，竟然完全取決于另外一條縫是否打開。雙縫的時候就展示波動性，單縫的時候又展現其粒子性。

這可真是足夠離奇的。

從上述實驗可知，自從愛因斯坦所提出的光是粒子的學說發表以後，我們可以知道光具有粒子性的說法跟牛頓時代所說的光是粒子完全不同。因為光同時也具有波動性，光的粒子性是相對，而不是絕對的。

但知道了光既是粒子又是波的事實以後，我們對于光的了解并沒有因為時發展徹底弄清楚。相反，由于實驗所表現出的離奇特征，我們反而對于光的本質變得越來越疑惑了。

費曼說，沒有人能夠懂得量子力學。在微觀世界裡，微觀物質所産生出來的特性的确十分挑戰我們宏觀世界中所形成的直覺和經驗。

光既是粒子又是波，那麼他這種波的特性又是怎通過怎樣的方式實現的呢？

1923年，法國物理學家德布羅意通過對于物質波的研究，成功地将量子特性從光擴散到我們所熟知的一切。他發表的有關物質波的理論，也為他赢得了1929年的諾貝爾物理學獎。

德布羅意提出，光不僅具有波粒二象性，物質同樣如此。他的論證其實很簡單，就是把愛因斯坦的質能方程與普朗克的波動方程聯系起來。德布洛意認為量子理論說明波動的光可以用粒子來描寫，那麼我們通常以為的物質粒子也同樣可以用波的形式來描述。

由于他的理論足夠簡潔且清晰，所以沒過多久相關的實驗就成功地證明了他的預言。我們把雙縫幹涉實驗裡面的光子變成電子，我們依然得出電子也具有幹涉效應的事實。作為一種基本的物質，電子除了我們熟悉的粒子形态以外，同樣還被賦予了波的特性。

不僅是電子，我們所熟知的一切物質都具有波的特性。但與此同時，我們卻又産生了一個問題，我們所熟知的物質，每一個都實實在在地存在于我們的生活。但為何我們卻沒有體會到這些物質其波動性的特征呢。

通過德布洛意的物質波理論，這個問題便很容易回答。在我們的尋常宏觀世界裡，相比于普朗克尺度，我們所觀測到的物質對比于微觀世界簡直是大得驚人。由于物質隻在極小的微觀世界裡其波動性才足夠的明顯，所以在我們平常生活中依然具有波動性，隻是這種波動性由于我們粗略的觀測被深深的隐藏了。

并不是說我們的宏觀世界就不受波動性的影響，而是說這種效應實在太難以觀察到了。所以，想修煉量子波動速讀神功的小夥伴，勸你們還是放棄吧。

當我們知道了物質具有波粒二象性的同時，我們又不禁會思考一些其他問題。波是粒子，粒子又是波，那麼這種物質波，它究竟是一種什麼樣的波呢？它具有怎樣的性質呢？他又是如何展現其波動的特性的呢？

下一文我們繼續講解

好了，今之文到此結束，喜歡理論物理的小夥伴可以點個關注

我們未來在會

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!