实物粒子的波粒二象性简介

波粒二象性并非光子单独具有的性质。1923年德·布洛意受到普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性理论取得成功的启发，又由于当时建立描述微观粒子运动规律的理论遇到困难，首先提出了微观粒子也具有波粒二象性的假设。他提出，所有实物粒子，如电子、质子、中子等，都具有波动性。与具有一定能量E和动量p的粒子相联系的波(他称为“物质波”)的频率及波长分别为

式中，h为普朗克常量。这种物质波称为德·布洛意波，由上式所决定的波长叫作德·布洛意波长。在一定的场合下，微观粒子的这种波动性就会明显地表现出来。例如让电子束穿过细晶体粉末或薄金属片后产生的衍射图样，如图7-13所示。电子显微镜就是利用电子衍射的原理制成的。

图7-13 电子束穿过细晶体粉末或薄金属片后的衍射图样

下面用单电子干涉实验来证实实物粒子的波粒二象性。

电子杨氏双缝干涉，如图7-14所示，是最典型的实物粒子干涉实验。这里用的不是光源，而是电子枪。电子束从电子枪S射出后经过双缝S1和S2打在屏幕上。实验结果如图7-15所示。

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图7-14 电子杨氏双缝干涉

图7-15 电子杨氏双缝干涉条纹

图中给出的两组照片是梅心立等人于1976年发表的。在低电子流密度时图7-15(a)只出现几个亮点，随着电子流密度的增加图7-15(c)～(e)干涉条纹隐约可见，电子流密度很大时图7-15(f)，可以看到清晰的干涉条纹。这个实验表明，当少量电子通过仪器落在屏上时，其分布看起来是离散的、毫无规律的，并不形成暗淡的干涉条纹，这显示了电子的“粒子性”。但大量电子通过仪器时，则屏上形成清晰的干涉条纹，这又显示了电子的“波动性”。

单电子干涉、衍射实验表明，波动性是每个电子本身固有的属性，电子的干涉(密度的重新分布)是自身的干涉，而不是不同电子间的干涉。或者说波动性和粒子性一样，是每个电子的属性；而不是大量电子在一起时才有的属性。

可见，不仅光具有波粒二象性，实物粒子也具有波粒二象性，对于这种二象性必须从统计的观点来认识。