6.1: 光子和物质波前奏

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Nov 1, 2022
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- 6: 光子和物质波
- 6.2: 黑体辐射

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二十世纪最具革命性的两个概念是将光描述为粒子的集合，以及将粒子视为波浪。物质的这些波浪特性促使人们发现了诸如电子显微镜之类的技术，它使我们能够检查诸如花粉颗粒之类的亚微观物体，如上所示。

图为一组花粉分子。所有分子都具有圆形或椭圆形。有些分子具有颗粒形态，另一些分子的表面有许多尖刺伸出来。 — 图 $\PageIndex{1}$ ：在这张用电子显微镜拍摄的花粉图像中，豆状颗粒长约50微米。电子显微镜的分辨率可以比传统的光学显微镜高得多，因为电子波长可能比可见光光子的波长短100,000倍。（来源：达特茅斯学院电子显微镜设施对作品的修改）。

在本章中，您将了解能量量子，这是德国物理学家马克斯·普朗克在1900年为解释黑体辐射而引入的概念。我们将讨论阿尔伯特·爱因斯坦如何将普朗克的概念扩展到光量子（“光子”）来解释光电效应。我们还展示了美国物理学家亚瑟·康普顿如何在 1923 年使用光子概念来解释 X 射线中观察到的波长变化。在讨论了玻尔的氢气模型之后，我们描述了路易斯·维克托·德·布罗格利在1924年如何假设物质波来证明玻尔模型的合理性，并研究了克林顿·戴维森和莱斯特·格默在1923—1927年进行的证实德布罗格利物质波存在的实验。

贡献者和归因

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