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物质波，也叫德布罗意波，是所有物质的波状性质，包括组成你身体的原子。量子物理学最早也是最重要的发现之一是电子具有双波粒子性质。很快就发现所有物质都具有这种双重性质，但是由于传统物质相对于电子有很高的动量，所以物质波的波长很小，而且在大多数情况下几乎看不到，远小于使用当前测量技术所能观察到的体积。拿着烧杯的科学家首次阐明了物质波的概念，他扩展了阿尔伯特·爱因斯坦、马克斯·普朗克提出的早期理论，玻尔主要研究氢原子的量子行为，而德布罗意试图扩展这些想法来确定所有物质的波长方程。德布罗意提出了一个理论，并在1924年的博士论文中提出了这个理论，并于1929年获得诺贝尔物理学奖。这是第一个诺贝尔奖是因为一篇博士论文而获得的。所谓的德布罗意关系式描述了所有物质的双波粒子性质。这些关系式表明，粒子的波长与其动量（质量乘以速度）成反比，频率与其动能成正比，这是一个依赖于帧的（相对）值。因此，低动量的粒子，如室温下的电子，其德布罗意波长约为8纳米。动量更低的粒子，如温度只有几纳米开尔文的氦原子，可能具有波长达数微米的物质波在这种不寻常的条件下，量子世界的现实几乎被带到了一个宏观的领域，当贝尔实验室的科学家莱斯特·杰默和克林顿·戴维森向一个晶体镍靶发射缓慢移动的电子时，由此产生的衍射图案显示出电子的波浪状特征，类似于已知的由光子（如x射线）显示的特征。物质波只能在这种情况下观察到自1927年以来，各种各样的电子像其他粒子一样，被经验证明产生了很低的动量。

发表于 2020-09-17 20:14
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分类：科学教育

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