电磁波的波粒二象性

 

电磁波的波粒二象性解读

电磁波的波粒二象性这个从字面意义上解释就是“电磁波同时具备粒子的性质，也具备波的性质”。

这么说可能仍是很含糊哈，咱们先把波的性质和粒子的性质分开来解释。

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波动性：

只从电磁波来考虑的话（事实上从量子力学的角度来讲一切物质都具备波粒二象性，这里先只分析电磁波），首先是波动性：

波最基本的特性干涉和衍射，简单说就是波在遇到障碍的时候能够绕过障碍物继续传播。而实物粒子，咱们在经典物理里知道运动的物体遇到障碍会发生碰撞，而不是主动“绕过去”。所以干涉和衍射是波特有的一种性质，而电磁波的干涉衍射是很容易观察到的（例如激光干涉），必需要用波的性质才能解释这些实验现象，因此说电磁波有波动性，这我的们在很早之前就已经发现了。

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粒子性：

刚刚上面说了，遇到障碍的时候“绕过去”是波的性质，而发生经典意义上的“碰撞”是粒子的性质。为何说电磁波具备粒子性呢，这个其实也是实验现象的解释。x射线在通过电子的时候，发生散射，按照波动性的解释，出射电磁波的频率应该是不变的，但事实上出射电磁波的频率倒是降低的，这个下降和出射角有关。这个就是波的性质无法解释的东西了，而经典物理里的粒子碰撞（能量守恒、动量守恒）却能够很好的解释这个问题。由于实物粒子的性质能够解释电磁波的一些物理现象，因此咱们说电磁波具备粒子性。

电磁波同时具备波动性（波长、频率、振幅等）和粒子性（动能、动量等），所以不属于传统意义上的经典粒子或波，因此说其具备“波粒二象性”

若是看电磁波的波粒二象性的公式，咱们能够发现等号一侧是实物粒子特有的物理参数（能量、动量），另外一侧则是波特有的物理参数（频率、波长），他们之间经过普朗克常数链接，代表的是电磁波粒子性和波动性之间的关系。

比较好的一个例子是爱因斯坦用光的波粒二象性解释光电效应（就是我们如今太阳能电池的基础啦）

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题外话，波粒二象性实际上不单单是电磁波，一切物质都具备这个性质。只不过当物质体积很大的时候，他的波动性表现的特别特别小，以致于把它当成是纯粹的粒子性也不影响。而当物质特别特别小的时候，波动性就很明显，这个时候不能忽略掉波动性的影响。（牛顿经典物理不能解释宏观高速问题也是这个道理，由于低速状况下有些影响因素就不会表现出来，后来爱因斯坦把这个坑给填上了，就是相对论）

 

 

 

 

参考：  https://www.zhihu.com/question/44477747/answer/97563939