粒子和波有没有联系？

Question

能不能用能量来解决该问题！

Answer 1

（1）光的波动性的确定：

1801年，托马斯·杨用强烈的单色光照射到开有窄缝的不透光的遮光板上，通过窄缝的光又照射到置与单缝之后的开有两条窄缝的不透光的遮光板上。从双缝通过的两列光波就是同频率的，巧妙地获取了相干光源。从双缝后的光屏上明、暗相间的条纹，终于实现了证明光具有波动性的光的干涉实验。

1804年，菲涅耳用一束光照射到开有小孔的不透光的遮光板上，在遮光板之后的毛玻璃屏上，看见了除中央为亮的亮斑，周围是明、暗相间的圆环。成功地实现了光的衍射。之后，夫琅和费单缝衍射实验又问世。以上光的干涉和衍射现象，从实验的角度有力证明光是一种波。那么光波是一种什么性质的波？是否是早期惠更斯认为等同与机械波？

（2）光的波动理论的建立：

1850年，傅科用实验测出光在水中速度比空气中小，表明光波与声波的不同。1865年，麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波。进而指出光波是一种电磁波，即提出光的电磁说。1888年，赫兹在实验室证实了电磁波的存在。之后，又进一步证明电磁波跟光波一样能发生放射、折射、干涉、折射和偏振现象；光波和电磁波在真空中可以传播，且传播速度相等为c=3×108m/s。以上诸多相同并非巧合、偶然，而是光波就是电磁波的缘故，又一次证明了偶然中存在必然！光的波动理论的建立，澄清了光波的性质。光波不是惠更斯时代提出的宏观波-----机械波。从此，光的波动性得以公认，并得到了迅猛地发展。

1888年，斯托列托夫发现了光电效应现象，即光（含不可见光）照射到金属表面有电子大出的现象。刚刚建立的光的波动理论又陷入了困境。光究竟是什么？

（3）光的粒子性确定、光子说：

光电效应规律告诉我们，（1）任何一种金属都有一个极限频率，当入射光频率小于这个频率时，不能发生光电效应（2）逸出光电子的最大出动能跟入射光强度无关，随入射光频率增大而增大（3）从光开始照射到释放出光电子，整个过程所需时间小于10-9秒（4）当入射光的频率大于金属极限频率且入射光频率不变时，单位时间发射出的光电子数跟入射光频率无关，跟入射光强度成正比。光的波动理论认为，光的能量跟光的强度有关，而跟光的频率无关；光的波动理论还认为入射光的辐射能量是连续分布的。这样光的波动理论跟光电效应现象产生了矛盾，它无法解释光电效应现象及其规律。

1905年，爱因斯坦为解释光电效应现象，在普朗克的量子理论启发下。他认为，既然电磁波在辐射能量时是不连续的，是一份一份的，而每一份电磁波的能量E=hγ, h=⒍63×10－34j·s为普朗克恒量，γ 为电磁波的频率。而光波又是电磁波，故爱因斯坦大胆提出，光的传播也是不连续的，是一份一份的，每一份光叫一个光子，光子能量E=hγ, γ为光子的频率，也是光的频率，h仍然为普朗克恒量。这一理论称为光子说。光子说成功解释了光电效应，并有力证明了光具有粒子性。

综上所述，光的干涉、衍射和光的电磁说，成功地从实验和理论上证明光具有波动性；光电效应和光子说，成功的从实验和理论上证明光具有粒子性。那么，光究竟是什么？光的波动性和粒子性仅仅只是矛盾吗？二者能统一吗？

（4）光的波粒二象性

光的所有现象告诉我们，从宏观现象中总结出来的经典理论，对微观粒子不再适用。宏观概念中波和粒子是完全对立的，而光波不是宏观概念中的波，光子也不是宏观概念中实物粒子。所以，光的波动性和粒子性不仅仅只是对立的，二者是统一的。大量光子显示出光的波动性，少量光子显示出光的粒子性；光在传播过程显示光的波动性，光与物质相互作用时，显示出光的粒子性。可见光既具有波动性又具有粒子性。即光具有波粒二象性。

不但光子具有波粒二象性，一切微观粒子都具有波粒二象性。微观粒子的规律不再用经典物理理论解释，而是用继普朗克量子理论之后建立的量子力学去解释。

光学既是物理学中最古老的一门学科，又是当前科学领域中的最活跃的前沿阵地之一。不但具有强大的生命力，而且具有不可估量的社会经济效力。很需要有为之奋斗终身的精神和有这种精神的人。

希望对你有帮助

Answer 2

当然有了,在相对论中,光就是同时具有波和粒子两种特性的,静止的时候具有粒子特性,运动的时候又是波动的.

Answer 3

你对“波不是单个粒子的特性，而是大量粒子的统计行为”提出质疑：
1．大量粒子的运动是从哪来的呢？你认为：“牛顿以质点概念为基础，建立了经典力学体系。由于质点只对外在作用机械的反应，本身无内在运动，因而是僵化的。所以以质点概念为基础的经典力学体系本身说明不了自己，如引力的本质和起源、惯性的来源、宇宙为何膨胀及加速膨胀等等，质点概念必然需要“第一推动”来作为补充。”
其实，“物质是在时空的运动”，运动是物质的基本特性，是客观存在的，并不需要任何“第一推动”。牛顿的所谓“上帝的最初一击”，正是没有弄清这点，而产生的错误观点。物质的质量、惯性、引力等也都是物质的基本特性，都不可追究它们的来源的。否则，就只能犯牛顿同样的错误，归结为“上帝的安排”。
但是，牛顿力学还是根据大量物体的运动总结得到的客观规律。物体惯性的改变是确实必需外力的作用。并不能说是僵化的。所谓“质点”是在物体本身尺度，与其运动和相互作用的范围相比，在所需精度内可以忽略的合理近似概念，经典力学体系完全符合3维空间速度与真空中光速相比可以忽略，和时空尺度太大的实际运动特性和规律。它怎么说明不了自己？！至于，宇宙是否膨胀及加速膨胀，是否大爆炸等等，应该说还是在探究的问题。而且，也并不能与牛顿力学和相对论相矛盾。同样，大量粒子的运动当然也是大量粒子客观存在的基本特性，也是不可追究它们的来源的。但是，其特性和运动规律就只能统计地求得其几率。或根据其中各粒子集体运动统一的规律性求得相应的运动规律，这种大量粒子的集体表现和统计结果就是“波”。你说：“对于波粒二象性，目前只能说，粒子性中有波动性，波动性中有粒子性。波粒二象性是质点概念的革命性发展，揭示了物质粒子的能动性，从根本上排除了“第一推动。”波动性是大量粒子的集体表现和统计结果，其中是确有粒子性！但是，你并没有，也不能，说明：粒子性中怎么能有波动性？！ “波、粒2象性”怎能从根本上排除了“第一推动。”，而得出单个粒子或大量粒子的运动是从哪来的呢？2．单个氢原子不涉及大量粒子吧，其核外电子的康普顿波长是怎么统计出来的呢？为何与氢原子半径相仿？确实，单个氢原子当然不涉及大量粒子，也无需进行统计。但是，你又怎能由氢原子的玻尔半径与其中质子和电子的康普顿波长的关系，得出它有“波粒二象性”呢？！其实，所谓“玻尔半径a”，是按：“氢原子（只有一个电子绕核运行）电子可运行的最小轨道，其能量是最小的，从原子核向外找到此轨道的最可能距离。”这个模型，并给出所谓“玻尔量子条件”，即：电子的动量改变也是量子的，而推导出的：
a=4[派][介][普]^2/(me^2)= [普]/(mc[精])， （1）其中：[派]:圆周率，[介]：真空介电常数，[普]：普朗克常数/（2[派]），m：电子质量，e：电子电荷，c：真空中光速，[精]：精细结构常数，a又可由质子与电子的康普顿波长表达：a=([质康]+[电康])/（2[派] [精]）， （2）其中：[质康]：质子的康普顿波长，[电康]：电子的康普顿波长。所谓“康普顿波长”是X光子与实物粒子（核子、质子、电子等等，视作静止）作弹性碰撞时，按动量守恒和能量守恒定律，导出X光子的入、散 [波长差]与[散射角]间的关系为：[波长差]＝h（1－cos[散射角]）/(Mc)= [波长]c（1－cos[散射角]），
式中h为普朗克常数；M为实物粒子的静质量；c为真空中的光速；[波长]c就是该实物粒子的康普顿波长。
由此可见，由（2）式根本得不出“波、粒2象性”的任何结论。而由光子的康普顿散射得出的所谓“康普顿波长”，却正是具体表明：光的粒子性的有力证据之一。
至于光子的运动质量、动量、动能都需由大量同种光子形成的波的波长或频率表达，就是因为按狭义相对论得到的运动质量公式虽然也适用于光子，却因其分母与分子均=0，而给不出具体数值所致。也不能得出单个光子有“波、粒2象性”的结论。你仍然认为：“万有引力的假设中的更大的问题就是必须把所有的物质假设成一个‘质点’”、并强调：“只有在对于一个严格球形的均匀物体之间求引力时，才可以求出那个物体的质心，而对于两个都是任意形状的物体之间的万有引力，实际上就无法用质心和平方反比定律来求得”
但是，早已告诉你：“当该粒子集团本身的尺度与它所运动和相互作用的范围相比，可以忽略时，就可以把它整体地看作质点。它的各种运动的初始和边界条件，都是可以确定的。否则，应划分为多个尺度足可忽略的小区，而可由其质心和相应确折合质量和速度表达。其各种运动的初始和边界条件，也都是可以确定的。”，这为什么不能求得任何分布状态的各已知初始和边界条件的多个粒子的引力呢？！
当然，对于存在不知初始和边界条件的大量粒子，就只能统计或按其集体的规律性来解决了！