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物質波，也叫德布羅意波，是所有物質的波狀性質，包括組成你身體的原子。量子物理學最早也是最重要的發現之一是電子具有雙波粒子性質。很快就發現所有物質都具有這種雙重性質，但是由于傳統物質相對于電子有很高的動量，所以物質波的波長很小，而且在大多數情況下幾乎看不到，遠小于使用當前測量技術所能觀察到的體積。拿著燒杯的科學家首次闡明了物質波的概念，他擴展了阿爾伯特·愛因斯坦、馬克斯·普朗克提出的早期理論，玻爾主要研究氫原子的量子行為，而德布羅意試圖擴展這些想法來確定所有物質的波長方程。德布羅意提出了一個理論，并在1924年的博士論文中提出了這個理論，并于1929年獲得諾貝爾物理學獎。這是第一個諾貝爾獎是因為一篇博士論文而獲得的。所謂的德布羅意關系式描述了所有物質的雙波粒子性質。這些關系式表明，粒子的波長與其動量（質量乘以速度）成反比，頻率與其動能成正比，這是一個依賴于幀的（相對）值。因此，低動量的粒子，如室溫下的電子，其德布羅意波長約為8納米。動量更低的粒子，如溫度只有幾納米開爾文的氦原子，可能具有波長達數微米的物質波在這種不尋常的條件下，量子世界的現實幾乎被帶到了一個宏觀的領域，當貝爾實驗室的科學家萊斯特·杰默和克林頓·戴維森向一個晶體鎳靶發射緩慢移動的電子時，由此產生的衍射圖案顯示出電子的波浪狀特征，類似于已知的由光子（如x射線）顯示的特征。物質波只能在這種情況下觀察到自1927年以來，各種各樣的電子像其他粒子一樣，被經驗證明產生了很低的動量。

發表于 2020-09-17 20:14
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分類：科學教育

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