作业帮到底什么叫粒子的波特性?
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/29 19:47:11
到底什么叫粒子的波特性?
这是量子物理里面的东西.下面是我找到的一个答案.
尽管日常语言无法精确地描述奇异的微观世界,但我们所熟悉的语言还只有日常语言；微观世界我们从未真正的体验过,所以我们没有微观语言.目前最好的语言就是数学公式的推演了,而一切描述性的关于微观图像的说法都是似是而非的.但是既然我们不能很专业地只讨论数学,那我们还是要使用一些形象化的日常语言尽力对微观世界进行一些一鳞半爪式的描述.以下的描绘肯定不是精确的,但有一定的启发性.
我通常是这样来想象一个自由的、且近期尚未与别的粒子相互作用过的微观粒子——它是一团云雾和一个点粒子的统一体,这团云雾的尺度大约就是该粒子的德布罗意波长的大小,点粒子在这团云雾的范围内（严格来说,它应遍布全空间,但超出这个云雾范围的几率很小,暂时忽略不计）忽而出现在这里、忽而又在那里冒出（某一片刻,粒子在此处向真空交出了它的全部能量从而“融化”到真空里；下一个片刻,另一处的真空又突然给出一些能量“重塑”了这个粒子）,这种极快速的、随机的在不同位置的“生生灭灭、进进出出”正表现出一团云雾的样子.
接下来看我特别选定的三种电子：1）热电子——其动能等于室温下电子的平均动能,其德布罗意波长约为6纳米（10^-9m）；2）低能电子——其动能等于130几伏特的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1埃（10^-10m）,这差不多正是一个氢原子的尺度；3）高能电子——其动能等于一万五千亿伏特（10^12V）的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1费米（10^-15m）,这差不多正是一个质子或中子的尺度.
再看这三种电子在原子面前的表现：1）热电子这团云雾在尺度上比氢原子大近百倍,而横截面积则大上千倍,它俩相遇有点儿像飞机穿过一大块积雨云,彼此几乎都没啥变化.当然还是有一点两者产生相互作用的几率（这种作用的细节与下述第二种情况类似）.2）低能电子这团云雾的尺度与氢原子相当,它将产生不少与相互作用有关的后果,只有一点几率是绕过原子就像第一情况那样.学习过量子力学基础内容的人都会记得一维条件下的入射平面波经过有限高有限宽的势垒（或有限深有限宽的势井）后部分反射部分透射（或陷入井中被约束）的情景,现在原子中的绕核电子对外来低能电子来说就有点像势垒,而其中的原子核就象势井,虽是三维情况,但大体仍是反射、透射及约束这三种情况.碰到原子后的电子云雾变得复杂：它开始随时间而不断扩展,一部分向入射的反方向扩展,这对应着反射波,也就是对应着反弹回去的几率；还有一部分“隧穿”过原子,即透射波；还有一小部分变成围绕核的电子云,对应着形成负离子的几率；还有很小很小的一部分深入核中（详见下述）.3）高能电子的那团云雾相当集中,对原子绕过、反射、透射等的几率都很小,它就像一根针,轻易即可刺破原子这个“大气球”而深入核中甚至质子或中子之中.电子与核子的相互作用基本上仍是电磁的,不必考虑强相互作用,因为电子根本就不带色荷.质子带正电,对电子就相当于势井.中子虽不带电,但它有磁矩,可相当于微弱的势井或势垒.夸克有带电,也相当于势井或势垒.它们对电子都会出产生反射透射等的影响.这么高能的电子可通过弱作用（弱电统一的能标已基本达到）创造一系列正反夸克对（它们形成新粒子）导致更复杂的局面（我也不清楚,就不能继续说了）……
但愿能对你有所启发,但肯定不会使你完全明白的.玻尔曾说：“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学.”爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白.”
尽管日常语言无法精确地描述奇异的微观世界,但我们所熟悉的语言还只有日常语言；微观世界我们从未真正的体验过,所以我们没有微观语言.目前最好的语言就是数学公式的推演了,而一切描述性的关于微观图像的说法都是似是而非的.但是既然我们不能很专业地只讨论数学,那我们还是要使用一些形象化的日常语言尽力对微观世界进行一些一鳞半爪式的描述.以下的描绘肯定不是精确的,但有一定的启发性.
我通常是这样来想象一个自由的、且近期尚未与别的粒子相互作用过的微观粒子——它是一团云雾和一个点粒子的统一体,这团云雾的尺度大约就是该粒子的德布罗意波长的大小,点粒子在这团云雾的范围内（严格来说,它应遍布全空间,但超出这个云雾范围的几率很小,暂时忽略不计）忽而出现在这里、忽而又在那里冒出（某一片刻,粒子在此处向真空交出了它的全部能量从而“融化”到真空里；下一个片刻,另一处的真空又突然给出一些能量“重塑”了这个粒子）,这种极快速的、随机的在不同位置的“生生灭灭、进进出出”正表现出一团云雾的样子.
接下来看我特别选定的三种电子：1）热电子——其动能等于室温下电子的平均动能,其德布罗意波长约为6纳米（10^-9m）；2）低能电子——其动能等于130几伏特的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1埃（10^-10m）,这差不多正是一个氢原子的尺度；3）高能电子——其动能等于一万五千亿伏特（10^12V）的电场中获得的能量,其德布罗意波长约为1费米（10^-15m）,这差不多正是一个质子或中子的尺度.
再看这三种电子在原子面前的表现：1）热电子这团云雾在尺度上比氢原子大近百倍,而横截面积则大上千倍,它俩相遇有点儿像飞机穿过一大块积雨云,彼此几乎都没啥变化.当然还是有一点两者产生相互作用的几率（这种作用的细节与下述第二种情况类似）.2）低能电子这团云雾的尺度与氢原子相当,它将产生不少与相互作用有关的后果,只有一点几率是绕过原子就像第一情况那样.学习过量子力学基础内容的人都会记得一维条件下的入射平面波经过有限高有限宽的势垒（或有限深有限宽的势井）后部分反射部分透射（或陷入井中被约束）的情景,现在原子中的绕核电子对外来低能电子来说就有点像势垒,而其中的原子核就象势井,虽是三维情况,但大体仍是反射、透射及约束这三种情况.碰到原子后的电子云雾变得复杂：它开始随时间而不断扩展,一部分向入射的反方向扩展,这对应着反射波,也就是对应着反弹回去的几率；还有一部分“隧穿”过原子,即透射波；还有一小部分变成围绕核的电子云,对应着形成负离子的几率；还有很小很小的一部分深入核中（详见下述）.3）高能电子的那团云雾相当集中,对原子绕过、反射、透射等的几率都很小,它就像一根针,轻易即可刺破原子这个“大气球”而深入核中甚至质子或中子之中.电子与核子的相互作用基本上仍是电磁的,不必考虑强相互作用,因为电子根本就不带色荷.质子带正电,对电子就相当于势井.中子虽不带电,但它有磁矩,可相当于微弱的势井或势垒.夸克有带电,也相当于势井或势垒.它们对电子都会出产生反射透射等的影响.这么高能的电子可通过弱作用（弱电统一的能标已基本达到）创造一系列正反夸克对（它们形成新粒子）导致更复杂的局面（我也不清楚,就不能继续说了）……
但愿能对你有所启发,但肯定不会使你完全明白的.玻尔曾说：“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学.”爱因斯坦说：“我思考量子力学的时间百倍于广义相对论,但依然不明白.”