5.1.1波粒二象性

20世纪初，光既具有波动性又具有粒子性的性质得到人们的普遍承认。

光子所具有的能量E与频率v的关系为

E=hv

式中，h为普朗克常量。由爱因斯坦质能联系定律，光子的能量E与质量m和速度c的关系为

E=mc²

将两个表示光子能量的公式联立，用P表示光子的动量mc，得

或

式中，λ为光波的波长。

根据光的波粒二象性，法国物理学家德布罗意(de Broglie)于1924年预言，微观粒子也具有波粒二象性，微观粒子运动的波长为

式中，v为微观粒子运动的速度。

1927年电子衍射实验证实了德布罗意的预言，微观粒子具有波粒二象性。微观粒子的这种性质决定了描述其运动状态不能用经典的牛顿力学，而要用量子力学。

5.1.2 测不准原理

1927年，海森堡(Heisenberg)提出，由于微观粒子具有波粒二象性，不可能同时测准其空间位置和动量。微观粒子位置的测量偏差(测不准量)为△x，动量的测量偏差为△P，则测不准关系可以表示为

或

测不准关系表明，微观粒子的位置和动量中若有一个量测量偏差很小，则另一个量测量偏差必然很大。

5.1.3 微观粒子的运动符合统计性规律

对于微观粒子而言，不可能同时测准其空间位置和动量。因此，不能用研究宏观物体运动的方法去研究微观粒子的运动。
电子衍射实验证明，若电子逐个地射向荧光屏，电子击中荧光屏的位置是无规律的，更难以预测电子打在荧光屏的位置，这是由电子的粒子性的特点决定的，如图5-1(a)所示。随着打在荧光屏的电子的增多，其分布的规律性就会表现出来，荧光屏上逐渐显示出明暗相间的环纹，体现了电子的波动性特征，如图5-1(b)所示。

图5-1电子衍射实验示意图

电子的波动性是其粒子性统计的结果，单个微观粒子运动是无规律的，但统计的结果是有规律的，可以用统计规律研究微观粒子的运动。

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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