司今
(jiewaimuyu@126.com)
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物质波,即粒子波,又称德布罗意波,它既不是机械波,也不是电磁波,它想描述的是粒子运动具有“波粒二象性”属性,即认为粒子衍射到达衍射屏之前的运动行为是一种波动行为,而粒子到达荧光屏上的空间位置分布则呈现几率性分布,当然,这种几率性分布是群粒子的运动行为。
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至于说一个粒子也可以表现出几率波行为,但别忘记了,这种行为是在不断的一个一个发生粒子,到达荧光屏上呈几率分布的可不是一个粒子,而且不同时刻不断一个一个发射的很多粒子的集合。
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粒子在到达衍射屏之前的运动波长可以用λ=h/p来确定,粒子到达屏幕后的空间分布呈几率性,对此可以用薛定谔方程中的模平方|Ψ²|来确定,这与经典的电磁波波动方程y(x,t)=Acod(ωt-kr-φ₀)中的光强I=kA²度分布相对应。
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1926年,德国物理学家玻恩是一位精通经典光学的教授,受光强I与波动方程中振幅A的平方关系启发,他于1926年提出物质波的统计解释是:物质波在某一地方的强度跟在该处找到它所代表的粒子的几率成正比。
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按照玻恩的解释,物质波仍是一种几率波,德布罗意波的统计解释粒子在某处邻近出现的概率与该处波的强度成正比,但粒子运动是遵守波动方程的,即概率密度的大小仍受波动规律的支配。
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德布罗意物质波本来是想描述粒子束通过窄缝或小孔产生干涉衍射现象的,后来,薛定谔将这种物质波思想运用到氢原子中电子绕核运动问题上,即将群粒子的几率波行为运用到单个电子核外运动上,从而得出原子的电子云模型。
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薛定谔对一个电子运动会出现几率的描述与德布罗意的物质波思想是有根本差异的:
德布罗意物质波描述的是群粒子或不同时刻不断地一个一个发射同一种粒子(即n时刻发射n个同粒子,最终还是表现为群粒子),而薛定谔的氢原子物质波描述的是同一时刻,同一个电子可能在核外出现的几率次数(每一个点代表电子在核外出现的空间位置),这就抛弃了电子在核外运动的时间性,他描述的电子就像幽灵一样,可以同时刻出现在离核远近不同的任意位置,只是出现的概率不同罢了。
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由此可见,德布罗意的物质波描述的是有时间连续性的粒子经典运动行为,而薛定谔的电子云描述的核外电子就不是运动(没有时间连续性),而且建立在概率统计上的“猜测”罢了,也就是说,薛定谔的电子云模型只能算是对核外电子的一种“剪影”统计,不能算是对核外电子运动的真正物理描述,在时间连续性下观察,这样的原子模型是不可能存在的,也不可能是物理的真实!
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