对光的波粒二象性的理解与认识(毕业论文)

光的波粒二象性光是一种电磁辐射，它既可以被视为波动，也可以被视为粒子。

这种波粒二象性的特性是光学与量子物理学研究中的一个重要课题，引发了科学界长期以来的探讨和思考。

1. 波动理论与光的性质在十九世纪初叶，波动理论逐渐成为解释光的传播和特性的主要框架。

当时的科学家普遍认为，光是通过波动方式传播的，这一理论解释了许多已知的光现象，如干涉、衍射和干扰等。

不仅如此，光的波动理论还为许多现代科技的发展奠定了基础。

2. 针对波动理论的挑战然而，随着科学技术的不断进步和实验观测的不断深入，一些现象却不能很好地被波动理论解释。

例如，当光照射到光电效应金属表面时，光子会将其能量转移给电子，使电子脱离金属的束缚。

这个现象无法用传统波动理论解释，迫使科学家去寻找其他可能的解释。

3. 波粒二象性与量子理论波粒二象性理论的发展是其中一个突破性的进展。

根据量子理论，光既具有波动性质，也具有粒子性质。

光的每个量子单位被称为光子，它们具有离散的能量和动量。

这一理论揭示了光电效应等实验的本质，同时也解释了其他一些无法被波动理论解释的光学现象。

4. 双缝实验与波粒二象性的证实科学家通过双缝实验进一步证实了光的波粒二象性。

在该实验中，光通过两个缝隙进入后产生干涉条纹图案。

当光量足够强时，图案表现出波动特征；而当光量减少到仅剩一束光子时，图案则表现出粒子特征。

这一实验结果彻底颠覆了传统的波动理论，进一步验证了波粒二象性的存在。

5. 应用和意义光的波粒二象性不仅在科学理论上有着重大的意义，也为诸如量子物理学、光学成像、激光技术和光通信等领域的应用提供了基础。

通过深入研究光的波粒二象性，科学家们探索出许多创新的技术和应用，进而推动了现代科技的进步与发展。

总结：光的波粒二象性是光学和量子物理学研究中的一个重大课题。

波动理论和量子理论揭示了光的不同表现形式，为科学家们解释和探索光学现象提供了不同的框架。

双缝实验的结果进一步证实了光的波粒二象性的存在。

对波粒二象性的理解和认识摘要：本文介绍了波粒二象性的概念，阐述了该概念在光学和量子力学两方面的重要意义，利用波粒二象性理论解析了与其密切相关的光电效应现象，并叙述了波粒二象性理论的诞生与发展史，希望能增进大家对这一概念的了解。

在近代物理学中，波粒二象性是一个具有极高知名度的词汇。

但许多人对其的了解仅限于表面，对其本质概念、意义、诞生、发展的了解程度都不高，本文将于此对这些进行一定程度的介绍说明。

一、波粒二象性的概念波粒二象性是一种量子力学概念，用于描述一种特殊的物质特征，即物质同时具有波动性和粒子性。

最初，这种概念只被用来诠释光的特性，但随着相关研究的不断发展，人们认为所有的微观粒子都具备波粒二象性，该概念的应用和研究领域都得到了极大的拓展。

根据量子力学理论，微观粒子均具有波粒二象性，但在通常情况下往往体现为单一性质。

因为当微观粒子体现出波动性时，粒子性会变得不显著，相对的，当微观粒子体现出粒子性时，波动性会变得不显著，两种性质何者体现出来取决于不同的条件。

因此，从本质上来看，波粒二象性这种概念也可以看作是在描述微观粒子的这种特殊行为。

如前文所述，波粒二象性最初是爱因斯坦为诠释光的性质问题所提出的，属于光量子学说的一部分。

根据该理论，光的构成基础是光子，这是一种光能量子，拥有动能与动量，因此光虽然在宏观上会体现出明显的波动性，但在微观上则是粒子性更为显著，即光具有波粒二象性。

这种说法完美地解释了光电效应，因为光电效应中的电子是被光子撞击出去的，而光子带有能量，能量值为光频率与普朗克常数之积（光电效应方程），光子想要击出电子，携带的能量必须达到一定值。

根据量子化效应，电子在接受光子能量时只能整份接受，所以光子能否把电子击出取决于每个光子的单份能量，而不是总能量。

虽然光强越高，光子数量也就越多，但光强对单份光子的能量并无影响。

因此，最终决定光子能否击飞电子的是决定单份光子能量的光子频率，而光子频率同时决定了光的颜色。

对波粒二象性的理解与认识摘要波粒二象性现象作为物理量子力学的一个里程碑，意义重大，它首次提出了某些物质同时存在波的特性和粒子的特性。

上个世界伊始，爱因斯坦完美的解释了光电效应，提出光波具有波粒二象的性质。

与此同时提出假说，认为电子具备波的干涉、衍射现象，这些猜想以及被后世所证实。

笔者通过简单阐述波粒二象性的历史渊源，并分析一些现象，对光的波粒二象性进行初步的探讨。

关键词波粒二象性；粒子；量子1 光的波粒二象性发展过去人们一直认为光是特殊的物质，它是所有物质中最小的物质，因此在科学发展的进程中，许多优秀的科学家前赴后继的研究光的本质是波还是粒子，旨在以此对物质的本质作出根本的定性。

笛卡尔在探究光的本性问题时提出了两种不同的假说，一种假说是认为光通过“以太”这种媒质进行传播的，另一种假说则认为光有着与微粒近似的特性；英国物理学家胡克认为光是以太媒介中的一种纵向波，他复核了格里马第的试验通过观察肥皂泡膜折射出颜色，得出光波频率是决定去颜色的结果，以此支撑他所提出的假说；1672年牛顿提出了光的微粒假说，他认为光的本质是由微粒组成的；惠更斯借助前人研究成果，通过反射试验和折射试验证实了光的波动性，系统的完整的对光的波性进行了详细阐述。

他认为光的本质是一种依靠介质为媒介进行纵向传播的机械波。

对光的研究在1808年出现了戏剧性变化，物理学家拉普拉斯通过试验发现了光的偏振现象，进而提出来偏振定律，这让波动说陷入自我矛盾的尴尬境地，从而促进了物理学家对物理光学的研究转到了微粒说的发展方向。

面对着这种错综复杂的情况，杨氏对光学又进行了一次更高层面的研究，1817年，他果断否认了惠更斯关于光是纵波的说法，提出了光是横波的论断，这有效的解决了光出现偏振的问题，随后他借鉴了牛顿的学说，创立新的光波理论。

杨氏曾与隶属于牛顿阵营的阿拉戈探讨自己的新观点。

1815年科学家菲涅尔不满足当前所流行的关于光的粒子说，他试图对惠更斯的波动说进行完善，然而当时他并不知道杨氏已经在光的衍射方面进行了大量的研究，菲涅尔认为不同波之间的干射现象可以提高合成波的强度，他的理论是与杨氏是完全背道而驰的。

博士生论文解析量子力学中的波粒二象性解析量子力学中的波粒二象性量子力学是现代物理学的基石之一，描述了微观世界中微粒的行为。

而在量子力学的研究中，波粒二象性是一个重要的概念。

本文将深入探讨波粒二象性在博士生论文中的解析，以及相关的理论和实证研究。

一、波粒二象性的概念波粒二象性是指微观粒子既具有粒子的特性，又具有波的特性。

根据量子力学的理论，微观粒子在某些实验条件下表现出波动性，例如电子的干涉和衍射实验。

而在其他实验条件下，微观粒子又表现出粒子特性，例如具有确定的位置和动量。

二、波粒二象性的理论基础在量子力学中，波粒二象性可以通过波函数来描述。

波函数是描述粒子状态的数学函数，可以通过薛定谔方程进行求解。

波函数的模的平方，即概率密度函数，描述了在某一位置上找到粒子的概率。

当波函数的模的平方在空间中分布不均匀时，就会出现干涉和衍射现象，显示出波动性。

另一方面，根据德布罗意假设，物质粒子如电子、中子等具有波动性。

德布罗意波长可以通过计算粒子的动量来获得，它与粒子的速度成反比。

这意味着在某些实验条件下，微观粒子的特性可以被描述为波动性。

三、波粒二象性的实证研究波粒二象性的实证研究是量子力学中的一个重要方向。

实验结果已经证实了波粒二象性的存在。

例如，杨氏双缝干涉实验可以很好地说明光的波动性，在波长足够小的情况下，光在通过双缝时会出现干涉带，表明光的波动性。

而通过改变实验装置，将一束光聚焦到微小的区域，观察它与其他光子的交互作用，我们可以观察到光子的粒子特性。

类似地，电子的干涉和衍射实验也证实了波粒二象性的存在。

通过将电子束通过一个狭缝，然后观察其在屏幕上的衍射图样，我们可以观察到电子的波动性。

而当我们将电子束减弱到只剩下一个电子，我们就能观察到电子的粒子特性。

四、波粒二象性的应用由于波粒二象性的存在，量子力学成为了很多领域的基础理论。

例如，波粒二象性的理论已经广泛应用于材料科学，特别是纳米技术领域。

在纳米尺度下，物质的波动性变得显著，因此可以利用这种波动性来设计和制造具有特殊功能的纳米材料。

摘要光是粒子还是波？科学界争论了几百年，直到20世纪20年代提出“波粒二象性”后，才告一段落。

然而波和粒子的解释相互不协调，自量子论诞生以来，许多物理学家和哲学家都顽强地拼搏过这个问题，遗憾的是都无果而终。

虽然“光具有波粒二象性”已被人们广泛接受，但我认为，这仅是一种限于当时科技和认识水平而被迫妥协的结果，许多人将它视为一个权宜之计，而不是一个终极的答案。

关键词：大学物理浅谈光的波粒二象性浅谈光的波粒二象性生物的形成，就是因为有光的存在，正是因为光的存在，所以有了人类的诞生。

人类从出生起，一睁眼就看到世界。

没有太阳光的黑夜，人们制造各种光源赋予黑夜新的光亮。

众所周知，地球上的各种重要资源――煤炭、石油等等可以说是太阳光能的另一种形式，可以说没有太阳光，也就不会有人类的存在。

因此，对于太阳光以及其他各类光的研究探索从古至今一直在进行着，而且也将不断的持续下去。

那么光的本质到底是什么呢？光是粒子还是波？科学界争论了几百年，直到20世纪20年代提出“波粒二象性”后，才告一段落。

然而波和粒子的解释相互不协调，自量子论诞生以来，许多物理学家和哲学家都顽强地拼搏过这个问题，遗憾的是都无果而终。

虽然“光具有波粒二象性”已被人们广泛接受，但我认为，这仅是一种限于当时科技和认识水平而被迫妥协的结果，许多人将它视为一个权宜之计，而不是一个终极的答案。

实际上光本质的研究有一段时间的历史了。

一、光的本性研究历史人们对于光的本性的研究可以追溯到非常早的历史时期。

早在公元前4个世纪，古希腊的哲学家就开始思考这一问题。

亚里士多德认为，“光是气元的扰动”，而有人提出了“微粒说”，这正是后来有关光的“波动说”和“粒子说”的最早雏形。

随后到17世纪，惠更斯提出的“惠更斯原理”给出了光的波动性的一个清晰的描述，而同时期，牛顿支持“粒子说”。

由于牛顿在物理学领域的地位，使得光的“粒子说”占据统治地位。

直到19世纪，托马斯.杨用双缝干涉实验、菲涅尔衍射都清晰地验证了光的波动性。

论光的波粒二象“性”
众所周知，光是一种电磁波，但是关于光这种特殊的电磁波，解释却相当复杂！
在人们认识光的电磁波“本质”之前，关于光的争论焦点主要聚焦在光是波还是粒子。

最终在发现光的电磁波性质之后，人们便轻易的把光的本质定位电磁波。

但是我对光的定义产生了疑问。

大家都知道，电和磁是自然界自然存在的两种物质。

但是电磁都是相互独立存在的。

比如地球的磁场，原子外表的电子等。

在电与磁的研究历史上，一直把电与磁认为是两个不同的概念。

但是自从发现了变化的电场差生磁场和变化的磁场差生电场之后，人们才认识到，电和磁可以以电磁波的形式统一起来！随后的研究证明，光和紫外线都是这种形式的电磁波！但是单纯的把光解释为电磁波，违背了一个基本的事实：每个光粒子可以无限大。

每个光粒子可以无限大，这当然可以说成是这种电磁波的性质。

依据变化的电场产生磁场和变化的磁场产生电场，电磁波的这一特性决定了它是由变化的电场和磁场产生的，并且是符合正弦变化的。

由于这种特性，必然决定光粒子是具有普通磁场和电场一样的无限大的场。

也就是说光是一种电磁源。

但是这和光的传播理论相违背！
从以上的推断可以看出，关于光的电磁波“性质”的说法出现了明显的矛盾！解决这种悖论的唯一方法就是：光的电磁特性是不可分割的。

也就是说，光与电磁波都是一种波粒二象体而非具有波粒二象“性”！而光的波粒二象性只是这种物质的一种性质！。

光学现象中的波粒二象性光学现象中的波粒二象性是指光既具有波动性质，又具有粒子性质的现象。

这一概念是量子力学的基础之一，也是物理学中一个非常重要且深奥的课题。

在光学领域，波粒二象性的存在对于解释和理解光的行为起着至关重要的作用。

本文将从波动性和粒子性两个方面来探讨光学现象中的波粒二象性。

一、波动性光的波动性最早由荷兰科学家惠更斯提出的波动理论来解释。

根据波动理论，光是一种电磁波，具有波长和频率，能够展现出干涉、衍射等波动现象。

例如，当光通过狭缝时会发生衍射现象，光的波动性可以很好地解释这一现象。

另外，双缝干涉实验也是光波动性的一个重要证据，通过这个实验可以观察到明暗条纹的交替，从而验证光的波动性质。

波动性还可以解释光的偏振现象。

光是一种横波，具有振动方向。

当光通过偏振片时，只有振动方向与偏振片方向一致的光才能透过，这就是光的偏振现象。

波动理论可以很好地解释光的偏振性质，从而揭示了光的波动本质。

二、粒子性除了波动性，光还具有粒子性质。

这一概念最早由爱因斯坦在解释光电效应时提出。

根据光的粒子性质，光子是光的基本单位，具有能量和动量。

光子的能量与频率成正比，而动量与波长成反比。

这种粒子性质可以很好地解释光的光电效应、康普顿散射等现象。

在实验中，双缝干涉实验也可以证明光的粒子性。

当光强很弱时，光子一个一个地击中屏幕，形成一个个光子的点，这表明光也具有粒子性质。

此外，光的光谱也可以通过粒子性来解释，光的能量是量子化的，只能取离散的数值，这与粒子的性质相符。

三、波粒二象性的统一波粒二象性的统一是量子力学的基本原理之一。

根据量子力学的波函数理论，光既可以看作是波动的传播，也可以看作是粒子的传播。

在不同的实验条件下，光会表现出不同的性质，有时候更像波，有时候更像粒子。

这种波粒二象性的统一，揭示了微观世界的奇妙之处，也为我们理解光学现象提供了新的视角。

总的来说，光学现象中的波粒二象性是一个复杂而深奥的课题，涉及到光的波动性和粒子性两个方面。

光的波粒二象性的意义光的波粒二象性是说光有波动性，同时存在粒子性。

正如物质元素的酸碱性，没有绝对的酸性物质，也没有绝对的碱性物质，强酸物质也具有碱性，强碱物质也具有酸性，任何物质都是酸性与碱性的“矛盾体”。

所以，光的波粒二象性的发现是物理学的一个重大飞跃性发现，象征着我们的物理学即将彻底告别一切孤立的和绝对的事物。

波动性和粒子性是物质两种不同运动所具有的特性。

波动性表现的是物质的空间性和整体性，粒子性表现的是物质的相对性和孤立性，相对性必须存在于统一性之中。

这就是说，空间物质与物体物质是连续的存在。

由于把空间视为绝对空间，爱因斯坦过于倾向于光的粒子性，忽略了光的空间性，他在对光电现象的解释中，把光线视为一粒接一粒以光速c运动的“光粒子”，显然存在一些瑕疵。

既然把波传递的能量视为一粒接一粒的“光粒子”，那么传递能量的波就不是“真空”，根据波的产生条件，空间是可传递能量的弹性介质，就是说，在一粒一粒的“光子”之间存在着连续的“暗物质”，空间是连续的光物质空间，把波动传播的能量直接视为质量的传播，而不考虑两种不同状态的运动所传播的“东西”不同，尽管物质的质量和能量间存在一定的内在关系，但这绝不意味着就可以“波”“粒”不分，就像我们不能因为事物都有“两重性”而好坏不分一样。

因为波传递的是能量，空间物质只存在震动和变形，不存在被传递，所以考虑“光子”运动速度方向的“动量”显然是不合适的。

在光电现象中，就吸收波能量的自由电子的运动来讲，自由电子吸收了一个“光子”的能量不是顺光线方向而动，反是“迎光线而动”溢出物体表面，这也是一个难以解释的小瑕疵。

因此，我们可以把光线视为一粒接一粒以光速运动的“光子”，但由于光的波动性，频率为υ的单色光的平均能流密度S为：S = n hυ/2式中n单位时间通过单位面积的光子数n 。

上式去掉1/2 ，就完全否认了光的波动性。

所以，一个“光子”使自由电子的能量变化是周期性的，当“光子”接触到自由电子，前1/2周期使电子能量增加，达到最大增大值hυ后，在后1/2周期减小为原来状态的零增大，这样才不至于自由电子的能量持续增大。

光的波粒二象性光的波粒二象性是指光既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性的特征。

这个有关光的本质的概念颠覆了过去人们对光的认识，对于量子物理学的发展也起到了重要的推动作用。

在本文中，我们将探讨光的波粒二象性的背景、实验证据和其在现代科学中的重要性。

1. 光的波动性光的波动性最早由英国科学家惠更斯提出。

他通过实验证明光在经过狭缝后会产生干涉和衍射现象，这就像水波经过障碍物后产生的波纹现象一样。

这些实验结果表明，光具有像波一样的行为。

此后，波动理论逐渐成为描述光的基本理论，被广泛应用于物理学的各个领域。

2. 光的粒子性在波动理论盛行的时期，德国物理学家普朗克提出了能量量子化的概念，并用此理论解释了黑体辐射现象。

根据他的理论，光以离散的能量量子形式存在，每个量子被称为光子，具有粒子的特性。

后来爱因斯坦通过解释光电效应的实验结果，更加确立了光的粒子性，并获得了诺贝尔物理学奖。

3. 实验证据光的波粒二象性获得了大量实验证据的支持。

例如，干涉和衍射实验证明了光的波动性，光电效应、康普顿散射等实验则验证了光的粒子性。

这些实验证明了光既可以像波一样展现出干涉和衍射的特性，也可以像粒子一样表现出自旋和能量量子化的特征。

4. 光的波粒二象性的重要性光的波粒二象性在现代科学中至关重要。

首先，它推动了量子物理学的发展。

在研究光的波粒二象性的过程中，科学家发现了许多其他微观粒子也具有类似的性质，如电子、中子等，这促进了量子力学的建立。

其次，光的波粒二象性为光学技术的发展带来了巨大的突破。

通过对光的波动性的研究，科学家们发展出了光波导、激光、光通信等重要技术，广泛应用于通信、医学和材料科学等领域。

最后，光的波粒二象性对于了解宏观世界和微观世界的相互关系也有重要意义。

光的波粒二象性揭示了微观粒子和宏观物体之间存在着相互联系的基本规律，推动了量子力学与经典物理学的结合，为我们深入理解自然界的运行机制提供了新的视角。

综上所述，光的波粒二象性是对光的本质特征的描述，它既有波动性也有粒子性的特点。

关于物质“波粒二象性”的认识上世纪初及更早的时候，“光是波动，因此不是粒子；电子是粒子，因此不是波动”这样的观念被牢牢地固化在人们的头脑中。

然而，后来在事实面前物理学家们又不得不承认光子和实物粒子等微观客体具有“波与粒子的两重性”。

所谓的既像“波动”又像“粒子”，是指它们在某些情况下表现得类似于经典的“波动”，而在某些情况下又表现得类似于经典的“粒子”。

这种奇怪的“二象性”其实恰恰说明微观客体即不是经典的波动又不是经典的粒子，也不是把两者加在一起的东西，而是一种既无直观对应又不能用经典语言描述的实在。

标签：物质；光波；粒子；二象性光究竟是什么？是粒子还是波？这个问题争论了三百年之久。

自牛顿、惠更斯各树一帜之后，菲涅耳、麦克斯韦和赫兹等人的工作，有力地支持了光的波动说；而1905年爱因斯坦对赫兹发现的光电效应的解释，说明了光是一种粒子即光子，至此确立了光的“波粒二象性”。

1924年德布罗意大胆假设，实物粒子同光子一样也具有“波粒二象性”，这一假设在1927年被戴维逊和革末的电子衍射实验所证实，电子衍射实验证实了电子的波动性。

那么，电子是否还有可能显出粒子性呢？用极微弱的电子束射向金属箔的衍射实验表明，如果曝光时间不长，底片上出现的只是一些不规则的感光点，只有当曝光时间足够长时，感光点才显示出衍射花样。

感光点的出现表明电子是一粒一粒到达底片的，这正是电子粒子性的体现。

既然光和电子既是波又是粒子，那么在物理学上，到底什么叫波？什么叫粒子？物理学中所谓的粒子，是一个由一系列物理量，比如质量、电荷、自旋等各种各样固有属性表征的客体，它具有能量、动量等各种各样守恒量，但不一定有确定的轨道。

同样，物理学中所谓的波，是指某种物理量在空间的分布作周期性的变化，并且满足相干性原理。

它没有规定到底是那种具体的物理量。

那么，什么又叫“波粒二象性”呢？“波动”和“粒子”这样两个截然不同的概念是如何“结合”到一起的？在量子力学出现以前，人们从来就认为波和粒子是两种完全不同的客体。

对波粒二象性的理解和认识电子工程与信息科学系黄金PB11210054从我们出生的那一刻起，光就伴随着我们。

我们的生活离不开阳光，有了光，才有了我们色彩斑斓的生活。

人们对光学最初的研究，也是从“人类为何能看到周围的物体开始”。

经历了半个多学期的光学学习我对光又有了全新的认识。

大学以前，我们接触到的主要是几何光学，它让我们对光有了最初的认识。

它让我们知道光是沿直线传播的，同时又引出了光的反射、折射等基本性质。

费马定理更是让我们对光有了更为全面的认识。

我们似乎觉得这好像就是光的全部。

其实不然，大学又为我们开启了一扇全新的大门，让我们更进一步的认识光，了解光。

光的干涉衍射让我们知道了光是一种波。

而对于光电效应和黑体辐射等问题的研究又让我们看到了光的电磁性！既能像波浪一样向前传播，又表现出粒子的特征，我们称光具有“波粒二象性”。

从光的波粒二象性的发现到发展经历了相当长的时间，也是一段无比辉煌的阶段。

光一直被认为是最小的物质，虽然它是个最特殊的物质，但可以说探索光的本性也就等于探索物质的本性。

历史上，整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开的。

17 世纪以前，人们对光的认识只停留在简单的几何光学的层面上，例如光的反射、折射等光的直线传播现象，这也是光学的初期发展。

十七世纪初期，人们逐渐发现了与光的直线传播不完全符合的事实，意大利人格里马第率先观察到了光的衍射现象，接着 1672-1675 年间胡克也观察到了光的衍射现象，并且和波意耳互相独立地研究了薄膜所产生的彩色干涉条纹，衍射现象，简而言之，就是光波遇到小障碍物或小孔时，绕过障碍物进入几何阴影区继续传播，并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布的现象。

所有这些现象的发现都为光的波动理论的萌芽奠定了坚实的基础。

17 世纪下半叶，英国物理学家牛顿以极大的兴趣和热情开始了对光学的研究。

通过白光实验并根据光的直线传播的性质，他提出了光是微粒流的理论，然而他的这一理论因无法解释光在绕过障碍物之后所发生的衍射现象，遭到了以惠更斯为代表的波动学说的强烈反对。

教学争鸣新课程NEW CURRICULUM浅议光和物质的波粒二象性欧阳义忠（福建省漳州龙海市程溪中学）一、光的本性争论1.牛顿为首的“粒子说”观点光的颜色问题早在公元前就有人在猜测，亚里士多德、笛卡儿都认为光是纯洁的、均匀的，色光只是光的变种。

牛顿从1663年开始热衷于研究光学。

在经过大量实验后，他提出了自己关于光是粒子的观点。

牛顿在《光学》中凭借实验结果与分析，建立了光的理论，牛顿的粒子说解释了色散现象以及光的反射、折射现象等，但无法解释“牛顿环”。

2.惠更斯的波动说胡克主张，光是一种振动，认为光是类似于水波的某种快速脉冲。

惠更斯发展了胡克的思想，认为光是一种波（以太纵波），提出光是发光体中微小粒子的振动在以太中的传播，引进了著名的惠更斯原理。

3.托马斯·杨的研究1801年托马斯·杨发展了惠更斯的波动理论，他利用了同一光源发出的相干光的双缝实验成功地解释了干涉现象。

双缝反射实验为托马斯·杨的波动学说提供了很好的证据，这对微粒说来说是个严重的挑战，但是仍受到当时的权威学者的攻击，长时间内没有人理解托马斯·杨的工作。

1809年，法国的马吕斯发现了偏振现象，并认为找到了决定性证据可以驳倒波动学说，此时的托马斯·杨开始认识到要用光是横波来代替纵波的概念，这正是后来菲涅耳等人继续发展波动学说研究的出发点。

4.菲涅耳的研究菲涅耳短暂的一生为波动光学作出了巨大的贡献，他的研究成果颇丰。

菲涅耳用实验解释了惠更斯理论无法解释的光的直线传播和影的形成问题。

用菲涅耳公式，可以比较准确地计算光在反射与折射时的能量分配问题，可以很好地解释光的反射与折射起偏问题，解释光由光密介质射向光疏介质时的内全反射现象，以及光由光疏介质射向光密介质时反射光的半波损失问题等等。

二、爱因斯坦的光量子说20世纪之交，物理学面临着革命性的时期，就在大家认为经典物理的大厦即将建立完毕的时候，一些实验却无法用经典理论给出解释，光电效应和黑体辐射就是当时无法解释的实验。

2013届本科毕业论文对波粒二象性的理解与认识学院：物理与电子工程学院专业班级：物理 08-8班学生姓名：努尔麦麦提·阿不都克热木指导老师：巴哈迪尔老师答辩日期：2013年5月11日新疆师范大学教务处对波粒二象性的理解与认识摘要：波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。

波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。

现代观察认为微观粒子,无论是光子,电子以及其它所有基本粒子,在极微小的空间内作高速运动时有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时显示出粒子性(这时波动性不显著).这种在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质,或者说既具有波动性又具有粒子性,就称为波粒二象性(简称象性)。

波粒二象性理论的提出在物理学的发展史上具有重要意义,本文从人们对光本性的认识出发,到把波粒二象性推广到一切物质,比较系统地阐述了波粒二象性理论的产生和发展过程。

在这个过程中探索物理学与哲学的联系，并对其中所体现的哲学观点做了尝试性总结关键词：波粒二象性，波动性，粒子性，电子衍射，德布罗意波目录1.引言 (4)2.光的波粒二象性 (5)2.1光的波动性. (5)2.2光的粒子性. (6)2.3光的波粒二象性. (8)3电子衍射实验 (10)3.1.电子衍射实验 (10)3.2实验数据与处理. (14)4.波粒二象性的意义和后期成果 (15)5.结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)引言1801年，杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验。

实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象，从而证明了光是一种波。

1882年德国物理学家施维尔德根据新的光波学说，对光通过光栅后的衍射现象进行了成功的解释。

1887年，德国科学家赫兹发现光电效应，光的粒子性再一次被证明！二十世纪初，普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说1905年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖在新的事实与理论面前，光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。

对波粒二象性的理解与认识资料整理：黄仕松（物电学院 09级02班 200909140206）摘要：光和微观粒子具有二象性这一不可否认的事实早已为人们普遍接受，但在对二象性的理解上却存着很多的疑虑和矛盾。

本文从对波粒二象性的基本概念出发，来加深对光和微观观粒子二象性的认识。

关键词：波动性 ; 粒子性; 波粒二象性物质世界是由什么组成的,其最小的组成单元是什么,这些“单元”或“微粒”具有什么特点,一直是古往今来人们十分感兴趣的问题。

早在我国战国时期,哲学家公孙权就曾说过:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。

”人们在不断地“切割木棍”的过程中逐渐进入了微观领域,并用在上世纪建立起来的、被誉为20世纪物理学两大支柱之一的量子力学来反映微观粒子特有的运动规律。

微观粒子的波粒二象性就是量子力学中最基本、最重要、也是最具创新性的概念之一。

对它的理解是一件既让人着迷又略感困惑的事情。

一、波动性与粒子性在光的传播过程中，由于干涉和衍射等现象的存在，证实了光具有波动性，麦克斯韦在这个基础上建立了光的电磁说，认为光是具有一定频率与波长的电磁波。

在光与物质的相作用中，由于光电效应黑体辐射、康普顿效应等现象的存在，爱因斯坦提出了光子学说，认为光是具有一定能量（E=hv）和动量(P = h/λ)的粒子—光子。

因此，光既表现出波动性又表现出粒子性，称为光具有波粒二象性。

在经典力学中波和粒子是两个完全不同的概念，一个客体怎样既表现出波动性又表现出粒子性呢?要知道没有任何一个宏观物体既具有波动性又具有粒子性。

那么我们应该怎样正确理解光的波粒二象性呢?这个问题只有通过量子理论才能得到比较全面的解释。

量子理论在研究微观现象时，对微观粒子的波粒二象性作了全面解释，对于光子这样的微观粒子，只有从波粒二象性出发，才能说明它的各种行为。

对于光的粒子性(简称光子)的理解，与宏观力学中的“小球”，或“粒子”是不同的。

确切地说，光子是微观粒子，它服从容观世界的规律—量子力学，而不服从牛顿力学的规律，光子流不是一群遵从经典力学规律的粒子。

光的波粒二象性是指光同时具有波的特性和粒子的特性，是现代物理学中的一个重要概念。

第一，光的波粒二象性的实验证明。

费曼提出的干涉实验表明，光的传播以波的形式进行；牛顿的簇状实验表明，光的传播也有粒子的特性。

因此，光具有波粒二象性。

第二，光的波粒二象性的理论解释。

普朗克认为，光可以看作由电磁波传播，也可以看作由散射的电磁粒子传播，电磁波和散射的电磁粒子可以相互转化。

这就是光的波粒二象性的理论解释。

第三，光的波粒二象性的应用。

光的波粒二象性不但可以用来解释光的传播机制，也可以用来解释激光的产生原理。

激光是由散射的电磁粒子发射出来的，而这些散射的电磁粒子又可以构成一个相干的电磁波，而这就是激光的原理。

总之，光的波粒二象性是一个十分重要的概念，它不仅可以用来解释光的传播机制，还可以用来解释激光的产生原理。

谈谈你对光的波粒二象性的理解。

解：我们说的光具有波粒二象性，是指光既是波动性又有粒子性；波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。

波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。

答：我们说的光具有波粒二象性，是指光既是波动性又有粒子性；波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。

波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。

光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性。

在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，波长长可以体现波动性，波长短可以体现粒子性。

光的波粒二象性的认知过程摘要光的波动学说与微粒学说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始，至二十世纪初以光的波粒二象性告终，即光既具有波动特性，又具有粒子特性。

牛顿、胡克、惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳等多位著名的科学家都是这一论战双方的主辩手。

光的波粒二象性的提出与确立历经曲折，科学家们为其证实过程付出了巨大努力，正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。

关键词波粒二象性波动性粒子性波动学说微粒学说The cognitive process of wave-particle duality of light.Abstract The struggle of wave theory and particles theory starts from the 17th century because of the two hypothesis of Descartes.And end in early 20th century with the establishment of wave-particle duality of light. Newton, Hooke, Huygens, Thomas. Yang, Fresnel and so many famous scientists are involved in this debate. The cognitive process of wave-particle duality of light is tortuous.Scientists have made great efforts to confirm it.Without their efforts, the essence of light does not be opened.Key words wave-particle duality ; particles theory; wave theory; volatility ; particle人类对光的研究起源很早，但对光的本质的认识经历了一个比较漫长的过程。

浅谈光的波粒二象性董海明一、光是什么？光可以发生干涉、衍射现象，说明光具有波动性；光又可以产生光电效应，说明光又具有粒子性。

那么光究竟是什么呢？是波还是粒子呢？显然光在某种程度即是波，又是粒子。

就象一堆石子在某种情况下可以表示力；在另一种情况下又可以表示为数。

所以我们认为：光是即有波动性，又有粒子性（即波粒二象性），并且能把这些性质巧妙地、不矛盾地组合在一起的一种客体。

二、微观世界波粒二象性的统一宏观上波是弥散在整个空间的，并且无确定位置，无质量。

而粒子却是定域化的，有确定位置，有质量。

所以在宏观上波和粒子是对立的，不可能既是粒子，又是波，但是在微观上两者却是统一的。

1、我们可以作这样一个实验：先让光子一份份地通过一个缝；然后再让大量光子（即一束光）通过同一个缝，通过两次实验结果，我们可以说：从不连续上看，每一光子实体具有微粒性。

从群体行为上看，大量光子表现为波动性。

这里所说的粒子已不是指牛顿粒子，而是量子化的；所说的波也非机械波，而是一种几率波。

在上述实验中，我们虽不能确定某一光子到达的位置，但是我们却能够确定光子到达某一位置的几率！就如同掷硬币，我们虽不能确定某一次正面是朝上还是朝下，但是我们却能够确定下面朝上（或朝下）的几率。

2、因为γh E =，λh m v =，即描述粒子的能量，动量与描述波的波长、频率发生联系，使粒子性与波动性有机地组合在一起形成一个统一体—光。

即： 质量为m 的粒子具有波长为υm h的光子的性质 波长为λ的波具有质量为λυh 的粒子的性质三、波粒二象性是自然界中普遍规律光即有波动性，又有粒子性。

那么电子呢？已知电子质量为301091.0-⨯千克，则速度为710米/秒的电子对应的波长大约为11107-⨯米，即相当于伦琴射线，衍射实验表明，确实如此（反之亦然）。

微观粒子如此，宏观物体亦如此。

如地球，其对应波长约为6410-米，即地球是高度定域化的，其位置是确定的。

在其它地方出现的可能性微乎其微！所以微观粒子具有波粒二象性，宏观物体也具有波粒二象性，只是对宏观物体其波动性很小很小，以至我们忽略了宏观物体的波动性，而并不影响我们对宏观物体的认识。

对波粒二象性的理解与认识摘要:光的波粒二象性被发现之后,德布罗意由此得到启发,大胆地把这二象性推广到物质客体上去,提出了实物粒子也具有波粒二象性的理论。

本文结合所学知识，通过对波粒二象性发展的简单梳理，阐述了目前自己对其的理解与认识。

引言量子论和相对论是近代物理学的两大支柱, 两者都改变了人们对物质世界的根本认识并对20世纪的科学技术、生产实践起到了决定性的推动作用。

相对论以相对时空观取代源于常识的绝对空观, 量子力学则用以物质粒子的波粒二象性为基础的概率来描述物质粒子的行为, 使物质粒子的行为具有了神秘的不确定性。

经过课本上的知识的学习，我进行了进一步的了解总结与思考。

1.光的波粒二象性光究竟是粒子还是波？这个问题涉及对光的本性的不同认识。

1672年,牛顿向英国皇家学会递交了一篇《关于光和色的新理论》的论文。

他认为光是由许多机械微粒组成的,提出了光的微粒说。

19世纪托马斯·扬和其他一些人决定性的证明了, 光的粒子理论是错误的。

他们认为,光更应该是一种波。

关于波,我们熟悉的一种特性是,干涉。

托马斯·扬利用他的著名的双缝实验装置制造出两个光波源, 并观察到光也有类似的干涉图案。

这样,在19世纪下半叶，光的波动说占了统治地位。

但是,没有过多久,19世纪末进行的一些实验,发现了一些新的实验现象,不能用光的波动理论解释。

这些实验里面最著名的就是光电效应和康普顿效应,。

而爱因斯坦在普朗克的量子假说基础上提出的光量子假说，对光电效应成功地解释,又复兴了以前的光的粒子论。

但这一次并没有否定波动说, 而是由此得出了光的波粒二象性的结论。

2.物质波1923 年, 德布罗意在光有波粒二象性的启示下, 提出实物粒子也具有波动性的假说。

德布罗意认为, 任何运动着的物体都伴随着一种波动, 而且不可能将物体的运动和波的传播分开, 这种波称为相位波。

存在相位波是物体的能量和动量同时满足量子条件和相对论关系的必然结果。

读《如何正确理解光的波粒二象性》有感在寻找物理文献时，文章的题目首先就吸引了我。

说实话，我也知道光具有波粒二象性。

但正如文章的作者所说，由于学生所学的物理知识主要是经典物理学的内容,所以往往用经典物理的观点和方法去同化现代物理知识, 往往会将 光的粒子性错误的同化为宏观实物粒子的颗粒性,将波动性同化为传播着的真实的机械波，从而无法正确认识光的波粒二象性。

文章主要从对光的波粒二象性的理论认识和对光的波粒二象性的实验认识两方面介绍了光的波粒二象性。

那么，光的粒子性是如何表现出来的呢？在光与物质的相互作用过程中明显表现出光的粒子性。

光电效应、康普顿效应等现象充分说明了光具有粒子性。

而前人用两个物理表达式将光的粒子性和波动性完美地联系起来：λνε/)2(h )1(h p ==。

其中ε和 p 为粒子性物理量，而ν和λ为波动性的物理量。

通过普朗克常数h , 把描述波动性和粒子性的物理量给联系了起来。

文章从光的衍射实验，来解释了光子的粒子性和波动性的统一性。

从实验现象看，在微粒方面, 对于集中的能量、动量反映了光的微粒性；而在波动方面, 则是在某处发现光子的几率, 由这个几率可以算出光子在空间的分布, 这种分布反映了光的波动性。

文章还介绍了量子力学的海森伯测不准原理，来说明现在还不可以测量单个光子的路径。

这些不仅加深了我对光的波粒二象性的理解，同时还拓宽了我的知识面。

看完这篇文章，我也意识到高中阶段把光的波粒二象性割裂开来, 认为光的波动性就是经典的波动性, 认为光的粒子性就是经典的粒子性的观点是错误的。

事实上，光只是在不同的条件下展示不同的性质。

量子理论中的粒子性和波动性与经典的波动性和粒子性有着本质的区别。

我对波粒二象性的理解，应该随着物理知识的积累，不断地完善。

作者以直白的文字，加以运算公式的辅助，完美地阐释了光的波粒二象性，让我受益匪浅。