波粒二象性是微觀粒子的基本性質之壹。1905年,愛因斯坦提出了光電效應的光量子解釋,人們開始意識到光波同時具有波和粒子的雙重性質。
光的幹涉和衍射現象無可爭議地表明亮光具有波動性,而光電效應無可爭議地表明亮光具有粒子性。對於宏觀世界來說,漲落和粒子是矛盾對立的,沒有壹個宏觀物體同時具有這兩種特性。
光的波動性和粒子性是統壹的,但某壹方面的性質在不同的情況下更加突出。
壹般來說,大量光子產生的效果往往表現為波動,單個光子產生的效果往往表現為粒子。比如光的幹涉實驗,如果把入射光減弱到光子只能壹個壹個通過狹縫的程度,曝光時間就很短。
在這種情況下,負片上只出現壹些不規則分布的光點,這些光點是光子撞擊負片形成的,顯示了光的粒子性。如果曝光時間足夠長,大量光子通過狹縫,負片上就會出現規則的幹涉條紋。
亮條紋是光子到達較多的區域,暗條紋是光子到達較少的區域。實驗中看到幹涉條紋,顯示光的波動。顯然,我們可以把光的波動看成是大量光子的運動規律。
擴展數據
波粒二象性的本質
1.用觀察粒子的方式在時域空間觀察光,可以得到光的粒子性。就像陽明先生說的,意思是孝順,孝順是壹回事。同理,就是指電子的實在性,電子是壹回事。這意味著光和光子是壹回事。意思是中微子的現實,這是壹回事。
2.用觀察波的方式在頻域空間觀察光,可以得到光的漲落。在楊氏雙縫幹涉實驗中,用光的粒子性來描述光子的位置,可以用數學點來描述光子在頻域空間的位置,但數學點不能代表光子本身。光的幹涉條紋的產生過程也得到很好的解釋。
在頻域空間,單個電子也會形成幹涉條紋。在理想狀態下,在頻域空間,用子彈或石頭代替光子和電子也可以得到幹涉條紋。可見單純說光有波動是不科學的。光的這種波動停留在頻域空間,是壹種概率波。
3.在時域空間,光體現為粒子;在頻域空間中,光被反射為概率波。正如孫對石頭的評價,石頭的本質是堅硬和潔白。康德說,我們不能認識事物本身,光的事物本身,石頭的事物本身。
也就是說,離開了觀察和感官,我們無法完全認識光,甚至連我們習以為常的石頭也無法認識。所謂認識,其實就是創造現象實體的過程。當我們觀察光時,我們在瞬間創造了光子現象。這是符合陽明先生所說的知行合壹的。
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