波粒二象性

戴维孙—革末实验

戴维孙—革末实验完成于一九二七年,第一次干净利落、直截了当地证明了电子表现得像波。克林顿·戴维孙与莱斯特·革末把一束电子射向一块镍晶体,测量有多少电子在各个角度上被反弹回来。电子并没有像小弹丸那样均匀散开,而是在某些特定角度上以强峰的形式射出——这恰恰是波在反射于晶体中那一排排等间距原子时所产生的相长干涉。

使这一结果如此令人信服的,是它的定量性。各峰的角度精确地吻合德布罗意公式的预言:代入电子的动量,算出德布罗意波长,再套用晶格衍射的标准定律,所观测到的图样便随之而出。晶体充当了一块天然的衍射光栅,其原子间距与电子波长足够接近,足以胜任此事。

这一发现部分地是一次幸运的意外——一场使镍重结晶为大晶粒的实验室事故,正是它让那些峰变得更加尖锐——但其影响是决定性的。它与乔治·汤姆孙独立完成的工作一道,无可置疑地证实了物质波,并助戴维孙与汤姆孙赢得一九三七年诺贝尔奖。德布罗意那大胆的对称性论证,至此化作了确凿的实验事实。

scattered-electron peaks at angles set by λ = h/p (matter-wave diffraction)

电子从镍晶体上以尖锐的峰反弹回来,恰如德布罗意波所应表现的那样。

这个实验表明电子像波一样衍射,但这并不意味着一个电子真的被抹布在整块晶体上。那道波是波函数;每个电子仍被作为一个完整的电子探测到,而衍射只在大量电子的统计中显现。

又称
Davisson–Germer experiment戴维森-革末实验