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波粒二象性为什么恐怖 双缝干涉实验被解开了吗

我们前面把人们对光的认识进行了一个大概的总结,可以看出,现在大家公认的就是光的波粒二象性。说白了就是光的波动性与粒子性的统一。那么,如何理解呢?我们立足于中学阶段,尝试做以下解读。

一、从宏观的角度看光的波粒二象性

光不是传统意义上的粒子,也不是传统意义上的波,而是光有些时候表现出的性质是传统意义上的粒子的性质,有些时候表现出的是传统意义上的波的性质。具体来看,大量光子产生的效果显示出波动性,个别光子产生的效果显示出粒子性。光子和电子、质子等实物粒子一样,具有能量和动量。

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和其他物质相互作用时,粒子性起主导作用;在光的传播过程中,光子在空间各点出现的可能性的大小(概率),由波动性起主导作用,因此称光波为概率波。

光子的能量与其对应的频率成正比,而频率是波动性特征的物理量,因此ε=hν,揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系。对不同频率的光,频率低、波长长的光,波动性特性显著(红光为什么在交通指示当中作为禁止通行的颜色呢?就

是因为它的波长比较长,在恶劣条件下发生颜色的概率比较高,也就是说恶劣条件下空气中的威力无法阻止它的传播,使得参与交通的人员,车辆更容易的识别这个指示信号);而频率高、波长短的光,粒子性特征显著(激光的直线性为什么那么好?就是因为他所选的光必须是高频的光,栗子性强,显示的就是更强的直线传播能力)。综上所述,光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体,相互间并不是独立存在。

二、从微观的角度理解光的波动性和粒子性

光既表现出波动性又表现出粒子性,很难用宏观世界的观念来认识,必须从微观的角度建立起光的行为图景,认识光的波粒二象性,需要明确的是:爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒中的“粒子”是两个完全不相同的概念;同样,麦克斯韦电磁说中的“波”与惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念,其本质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论的区别。

说白了,就是我们认识的所有物质都是既有波动性又有粒子性,只不过是有的时候波动性更明显一些,有的时候粒子性更明显一些。当然,以后会不会有更先进的理论代替目前的认识呢?科学家还在努力。

三、光波是概率波

在双缝干涉实验中,光子通过双缝后,对某一个光子而言,其运动是不可控制的,但对大量光子而言,它们落在光屏上的位置又有规律性,即某些区域光子落点多,另一些区域光子落点少,落点多的区域就是亮条纹,落点少的区域就是暗条纹,因此说光波是一种概率波。

也就是说,在微观世界当中,粒子的位置改变和动量改变是无法预测的,更进一步说,就是如果粒子的初始位置越准确,那么动量改变就越大。如果粒子的初始位置越不准确,那么动量改变基本上就是零。

说白了就是位置的改变和动量的改变,只有一个可以准确的预测。关于这方面,大家了解就可以了。毕竟好多科学家放弃对微观世界的研究,就是因为微观世界的不可预见性太强了。


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