化学中的量子理论

德布罗意波长(de Broglie wavelength)

/ duh-BROY /

我们习惯了把波看成光或声这样的东西,把物质看成球和子弹那样实在的东西。1924 年,路易·德布罗意做出了一个大胆的猜想:如果长久以来被当作波的光能表现得像粒子,那么也许像电子这样的粒子也能表现得像波。他给每一块运动的物质都指定了一个波长。物体越快、越重,它的波就越短——而对日常物体来说,这个波短得荒谬,根本无从察觉。

更准确地说,德布罗意波长是与任何运动粒子相联系的波长,等于普朗克常数除以粒子的动量(质量乘速度)。由于普朗克常数极小,这个波长只对极轻、极慢的粒子(比如电子)才有意义;对一个被抛出的球而言,它小得连原子都远远不及,难以想象。正是这种波动本性,让盒中粒子和原子轨道得以按它们各自的方式运作。

诚实地说,它的重大意义在于:这不只是一个巧妙的类比——几年之内它就被实验证实了,人们发现电子会像光穿过光栅那样发生衍射和干涉。正是这一证实,使电子显微镜得以存在:波长很短的电子能分辨出比可见光精细得多的细节。德布罗意的想法,是把粒子变成薛定谔方程之波的那座桥梁。

在电子显微镜里疾驰的电子,波长可以约为可见光的十万分之一。由于更精细的波能分辨更精细的细节,这正是为什么这类显微镜能拍到单个原子,而最好的光学显微镜在比一个光波长还小的尺度上就已经模糊不清了。

快速电子的波长极小——因而能拍到单个原子。

每个物体都有德布罗意波长,连一个走路的人也有。但对任何宏观物体来说,这个波长比物体本身还要小得不可思议,任何波动行为都绝不可能出现——这正是为什么我们只在电子、原子和小分子身上看到物质波。

又称
物质波波长物質波波長matter wavelength