電磁波的波粒二象性

 

電磁波的波粒二象性解讀

電磁波的波粒二象性這個從字面意義上解釋就是「電磁波同時具備粒子的性質，也具備波的性質」。

這麼說可能仍是很含糊哈，咱們先把波的性質和粒子的性質分開來解釋。

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波動性：

只從電磁波來考慮的話（事實上從量子力學的角度來講一切物質都具備波粒二象性，這裏先只分析電磁波），首先是波動性：

波最基本的特性干涉和衍射，簡單說就是波在遇到障礙的時候能夠繞過障礙物繼續傳播。而實物粒子，咱們在經典物理裏知道運動的物體遇到障礙會發生碰撞，而不是主動「繞過去」。所以干涉和衍射是波特有的一種性質，而電磁波的干涉衍射是很容易觀察到的（例如激光干涉），必需要用波的性質才能解釋這些實驗現象，因此說電磁波有波動性，這我的們在很早之前就已經發現了。

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粒子性：

剛剛上面說了，遇到障礙的時候「繞過去」是波的性質，而發生經典意義上的「碰撞」是粒子的性質。爲何說電磁波具備粒子性呢，這個其實也是實驗現象的解釋。x射線在通過電子的時候，發生散射，按照波動性的解釋，出射電磁波的頻率應該是不變的，但事實上出射電磁波的頻率倒是降低的，這個下降和出射角有關。這個就是波的性質無法解釋的東西了，而經典物理裏的粒子碰撞（能量守恆、動量守恆）卻能夠很好的解釋這個問題。由於實物粒子的性質能夠解釋電磁波的一些物理現象，因此咱們說電磁波具備粒子性。

電磁波同時具備波動性（波長、頻率、振幅等）和粒子性（動能、動量等），所以不屬於傳統意義上的經典粒子或波，因此說其具備「波粒二象性」

若是看電磁波的波粒二象性的公式，咱們能夠發現等號一側是實物粒子特有的物理參數（能量、動量），另外一側則是波特有的物理參數（頻率、波長），他們之間經過普朗克常數鏈接，代表的是電磁波粒子性和波動性之間的關係。

比較好的一個例子是愛因斯坦用光的波粒二象性解釋光電效應（就是我們如今太陽能電池的基礎啦）

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題外話，波粒二象性實際上不單單是電磁波，一切物質都具備這個性質。只不過當物質體積很大的時候，他的波動性表現的特別特別小，以致於把它當成是純粹的粒子性也不影響。而當物質特別特別小的時候，波動性就很明顯，這個時候不能忽略掉波動性的影響。（牛頓經典物理不能解釋宏觀高速問題也是這個道理，由於低速狀況下有些影響因素就不會表現出來，後來愛因斯坦把這個坑給填上了，就是相對論）

 

 

 

 

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