光电效应与物质波粒二重性探讨

在描述光电效应时，爱因斯坦指出，光同时具有粒子和波两种特性。在1922年开展的一项实验中，美国物理学家阿瑟·霍利·康普顿强调了电磁辐射具有双波性和粒子性。实验过程中，康普顿向目标材料发射X射线光束，他发现，光束的一小部分发生了各种不同角度的偏离，与原本的X射线相比，分散的X射线光束波长更长。要解释这种变化，只能假设X射线是由不同能量和动能的粒子组成，并将能量守恒定律和动量守恒定律应用于能量光子和电子之间的碰撞。当X射线分散时，它们的动量被部分转移到了相互作用的电子上。电子汲取了X射线量子的能量，导致X射线的频率降低。由射线分散导致的动量和频率变化可由爱因斯坦的光量子能量公式进行解释。

波粒，粒波？

1932年，法国物理学家路易·维克多·德布罗意在博士论文中假设，不仅仅是光，所有物质和辐射都有粒状和波状的特点。他下意识地相信自然界具有对称性，针对爱因斯坦的光量子理论，德布罗意问道：“如果说光具有粒子的性质，那么，为什么不可以认为粒子例如电子，也具有光的性质？”德布罗意推断，爱因斯坦的著名E=mc2揭示了能量与质量的关系，同时爱因斯坦和普朗克认为，能量与光波的频率相关，于是他们将两者结合起来考虑，认为质量应具有波的形式。爱因斯坦支持德布罗意的看法，因为德布罗意的看法似乎是与他的理论一脉相承。当博士委员会提出对德布罗意的论文进行评论时，爱因斯坦说：“我相信，德布罗意的假说给最大的物理谜团投射下第一道微弱的光线。这或许看起来疯狂，但的确美好！”于是，德布罗意得到了博士学位。(www.xing528.com)

康普顿的实验早已确认了光子的存在，但是直到这时，这一判断才被驳斥。在此后的数月内，量子力学诞生了。