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什么是物理波,波函数的物理意义是什么

来源:整理 时间:2022-04-27 17:04:54 编辑:教育知识 手机版

结论不难看出物质波和黑体辐射是互不相干的。物质波也被称为物理粒子波,或德布罗意波。黑体辐射是电磁波,与物质波无关。黑体辐射是热辐射的一种,是指任何物体都可以发出光和热,但是否可见是波长的问题。换句话说,物质波是一个全新的假说。

波函数的物理意义是什么

波函数的物理意义是什么

量子力学中的波函数是对系统量子态的数学描述。我们可以把波函数看成是一个复数形式的概率振幅。根据玻恩的量子力学描述,波函数的模方代表了一个粒子在空间某处出现的概率。我们想要得到一个确定的波函数,首先要获得一组完备的自由度的集合,也就是题主所说的4个量子数。一旦这四个量子数确定了,描述粒子状态的波函数才能唯一确定。

但是对于一个给定的系统,选择哪些自由度构成完备自由度的集合并不是唯一的。对应地,波函数的域也不是唯一的。例如波函数可以在实空间中用位置坐标描述,也可以在动量空间中用动量去描述,二者可以通过傅里叶变换联系在一起。有些时候,对于一些无法描述清楚的实验现象,通过引进一些新的自由度,便可以很容易地解释。一个粒子,比如电子和光子,它们的自旋非零,在自由度的完备集合中就需要包含自旋这个离散变量。

对于一个亚原子粒子还有可能包括一些其它离散变量比如同位旋。图1. 经典和量子谐振子的对比上图是经典和量子谐振子概念对单个无旋粒子的比较图片来自Wikipedia。 这两个过程差别很大。 经典过程A-B表示为粒子沿轨迹的运动。 量子过程C-H没有这样的轨迹。 相反,它表现为一个波; 这里纵轴表示波函数的实部蓝色和虚部红色。

什么是物质波?物质波是不是黑体辐射?

什么是物质波物质波是不是黑体辐射

物质波又叫实物粒子波,或德布罗意波。受到光的波粒二象性的影响,1924年一个叫德布罗意的人提出一个令人瞠目结舌的假设,实物粒子是否和光一样,也具有波粒二象性。可能是因为德布罗意是半路出家,改行攻读物理博士学位的,他对经典物理学的条条框框并不感冒,所以他才如此敢想,并在自己的博士论文中,直接提出了实物粒子同样具有波粒二象性的观点。

并直接套用了爱因斯坦的光子公式,虽然两个公式完全一样,但光速等于光波的传播速度,而实物粒子的运动速度并不等于物质波的传播速度。也就是说,物质波是一种全新的假设。当时德布罗意的导师郎之万,对这个论文感到压力巨大,不知道如何评判,于是将论文直接邮寄给了爱因斯坦,让他来评判。而爱因斯坦的最大长处就是在科学上从来不会埋没任何一个天才,对于德布罗意的想法大加赞赏,这样郎之万才通过了德布罗意的论文,让他参加了答辩。

爱因斯坦还专门写了一篇文章来介绍德布罗意的发现,并在给洛伦兹的信中写道我相信这是揭开物理学最困难谜题的第一道微弱的希望之光。因为有爱因斯坦这位大牛的鼎力支持,才引起了当时物理学界的关注,不然在当时根本不会有人会在这种假设下,去开展实验工作。1927年,戴维逊与革末,以及G.P.汤姆逊分别用两种方法证实了物质波的存在,而且凭此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。

黑体辐射辐射的是电磁波,与物质波没什么关系黑体辐射是一种热辐射,就是指任何物体可以发光发热,至于看不看得见是波长的问题。这个光就是电磁波,发光要释放能量所以就会发热。黑体是一个假象的物体,指能全部吸收外来电磁波的东西。而科学家主要通过黑体来研究热辐射现象,所以研究黑体辐射的人很多。19世纪末,人们已经获得了黑体辐射的电磁波波长与辐射能量之间的实验关系曲线。

但是这些实验结果与从经典电磁波理论得到的结果并不完全相同。后来出现了对应短波的韦恩公式和对应长波的瑞利-詹金斯公式,但用两个公式来解释一个现象显然是不合理的。于是在1900年,为了解释这个现象,普朗克提出了量子假说,统一了两个公式,发现了普朗克常数。结论不难看出物质波和黑体辐射是互不相干的。

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