第三种波粒二象性的揭示及其实验验证

简单回顾了Einstein 1905年揭示的第一种波粒二象性（光的波粒二象性）与de Broglie 1923年揭示的第二种波粒二象性（实物粒子的波粒二象性）及其实验验证过程，指出了这两种波粒二象性的本质差别，分析了波粒二象性的逻辑体系并指出：只要把Gan1995年揭示的“经典（电磁）场在结构上的颗粒性”当作“第三种波粒二象性”就能构成“三种波粒二象性”的完美组合，利用“波粒二象性的相变假说”还可以把这“三种波粒二象性”和谐地统一起来。借助于经典条件下光的经典理论与量子理论究竟哪一个更为精确的实验判决（见《光散射学报》）2006年第1期第75．79页《Lorentz-Compton佯谬与一个双赢判决性散射实验设计》）还可以完成“第三种波粒二象性”和“波粒二象性的相变假说”的实验验证。     

超冷原子物理学与原子光学(续完)

3　原子光学激光冷却中性原子技术的发展成熟 ,不只是促进超冷原子物理学这个新的研究领域产生和发展起来 ,还同时推动了另一个新的研究领域———原子光学的形成和进步 .原子光学是原子物理学与光物理学的交叉新领域 .在这个新领域中 ,人们类似光物理中处理光 (光子 )那样来处理原子 .从物质粒子与光子在波粒二象性方面的对称地位 ,很容易理解出现相应的物质粒子光学的必然性 .实际上 ,电子光学已经存在了相当一段时间了 (由于发展电子显微镜技术 ) ,类似的研究还有离子光学 ,中子光学等 .上述意义下的原子光学研究 ,最早应该追溯到 1 92 9…     

原子激射器

 20世纪60年代诞生了近代光学与电子学的结合之子---激光器,它的出现使科学技术研究的手段,内容更加丰富多彩。激光器也称为激射器,它是在光波段利用光的干涉、衍射、偏振等光学特性实现同一相干态光的放大而制成的,由德布罗意对称假设知道,任何实物粒子都具有波动性,那么就完全可利用实物粒子的波动性,在粒子处于高度简并、相干的同一量子态下制成物质波激射器。原子激射器正是这一思想的产物,1997年诺贝尔物理学奖获得者菲立普领导的小组,成功地研制了世界上第一台物质波激射器---原子激射器。     

光与物质作用的能量转换机理探究

经典的光学理论都将光的波动性和粒子性区别来看。在利用光量子学说来解释光与物质作用时,也只强调光的粒子性,并且没有明确给出光与物质作用的力学机制,故而在光的波粒二象性的统一性方面存在着不足。本文提出了光子波驱动力模型假设,利用原子核一电子简谐振子力学模型对光与物质的作用机制进行了分析和修正,以三种半导体材料为例,较为合理地解释了物质对光的吸收,在一定程度上完善了对辐射光本质的描述。     

物质波的群速度与德布罗意关系

由光的波粒二象性引发了关于实物粒子波粒二象性的设想。德布罗意认为:质量为m,以速度u运动的粒子,从波动性的角度来看,具有波长λ和频率v。这种与实物粒子相联系的波称为物质波。与光子一样,粒子的能量、动量、波长、频率之间遵从关系式:     

封面说明

今年是法国物理学家路易-德布罗意(1892—1987)提出实物粒子波粒二象性80周年．1923年年底，德布罗意吸取了法国物理学家布里渊关于环绕原子核运动的电子会在以太中激发出一种相位波和只有电子轨道适当时才能形成稳定的驻波的想法，去掉以太概念，直接把波动概念赋予电子本身，一个运动粒子相应一个正弦波，波长λ=h／p，P是粒子的动量，h是普朗克常量，这个式子后来称为德布     

托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验——"最美丽"的十大物理实验之八

托马斯·杨(Thomas Young,1773～1829)双缝干涉实验对波动光学的建立作出了伟大贡献,而其应用于电子干涉实验的成功则有力地证实了实物粒子的波粒二象性,揭示了微观世界的量子本性,开创了量子理论的新纪元.     

基于Mie散射理论的铌酸锂晶粒散射特性

基于Mie散射理论,对铌酸锂晶粒光散射特性进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度分布、偏振度与散射角、散射强度与粒子尺寸参数,以及光学截面与粒子半径的关系。研究表明:前向散射占优势,并随粒子半径的增大而增强;当粒子半径为0.1 μm 左右,散射截面和吸收截面达到最大值。     

原子的波动性

激光冷却所达到的低温明确地显示出量子力学最使人着迷的结论之一:原子和其他一些实物粒子的波动性,这是路易·德布罗意早在1924年就预言了的①.越冷的粒子,越能显示出它们的波动性.近年来,两个新的很活跃的领域显示出与光的波动光学同样的效应:原子光学和原子干涉度量学.     

波粒二象性验证实验和结论

众所周知,1923—1924年间,德布罗意采用类比,把光的波、粒二象性推广到实物粒子,引入了物质波的概念,并给出了两个与描述光的波粒二象性相同的公     

TiO2 颗粒紫外区Mie散射特性

应用Mie散射理论对紫外光下TiO₂微粒光散射特性进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度分布、偏振度与散射角、散射强度与参数X以及光学截面与粒子半径的关系。结果表明,前向散射强度随着粒子半径的增大而增强;当粒子半径为50 nm左右,散射截面和吸收截面达到最大值。     

探测和操纵量子世界中的个体——2012年诺贝尔物理学奖科学贡献评述

 大家知道, 微观物体通常表现出完全不同于经典物体运动的量子行为, 其根本特征是具有波粒二象性:实物微观粒子会像光波、水波一样, 具有传播、干涉和衍射的波动行为, 这就是所谓的物质德布罗意波;光也会像实物粒子一样具有特定的动量和能量, 与实物粒子碰撞遵守能量-动量守恒定律。     

量子理论的诞生和发展——从量子论到量子力学

简要叙述 ,从普朗克 190 0年首次对电磁波提出量子假设到狄拉克 192 8年对电子提出相对论性方程这段时间内 ,量子理论特别是量子力学诞生和发展的演化过程 .内容分黑体辐射和量子假设 ;老量子论的兴与衰 ;第一条通向量子力学的路———对应原理 ,包括矩阵力学 ,狄拉克的q -数 ;第二条通向量子力学的路———波粒二象性 ,波动力学 ;以及量子力学初步成长 (指 192 7年的表象理论、不确定关系、氦原子及氢分子和 192 8年的狄拉克相对性电子理论 )五个部分 .     

烟尘簇团粒子光学截面和散射矩阵的数值计算

用离散偶极子近似方法，计算了单个烟尘簇团粒子的光学特性，得到了簇团粒子的散射截面、吸收截面及不对称因子随入射角的变化关系，为研究波在烟尘粒子中的传输特性提供了有效的计算方法；给出了不同入射角情况下烟尘簇团粒子散射矩阵元素的角分布，为研究散射体的散射特性、极化特性以及散射体结构特性提供了一种理论方法. 关键词： 烟尘簇团粒子 散射矩阵 光学截面 DDA     

基于光纤光镊的粒子捕获与操纵

光镊技术利用光的力学特性实现对微纳尺度物体的操纵,是研究自然科学中微观物质的重要技术手段.光纤光镊因其结构紧凑、便于集成、操作灵活、适用范围广等优点,成为广泛应用于光学捕获和光学操纵的工具.本文综述了近年来光纤光镊在微观粒子光学操纵方面的研究进展,以单模光纤、多芯光纤、环形芯光纤、同轴双波导光纤为例介绍了光纤光镊对目标粒子的捕获、旋转、输运、振动等操作,列举了光纤光镊技术在温度传感、染料激光器、粒径测量和粒子输运等领域的应用,并介绍了光纤光镊技术应用于光的波粒二象性演示实验的教学成果.     

大气气溶胶粒子数密度谱和折射率虚部的测量

介绍一种综合利用光学粒子计数器和能见度仪测量大气气溶胶折射率虚部的新方法。首先，使用光学粒子计数器测量出大气气溶胶粒子的数密度谱(待订正)，用能见度仪同步测量出水平能见度。然后，根据球形粒子的米氏(Mie)散射理论，通过分析气溶胶粒子的折射率虚部、分档半径、粒子数密度谱、消光系数和能见度之间的关系，对分档半径进行订正，得到折射率虚部和能见度之间的对应关系。结合同步测量的能见度，反演出大气气溶胶粒子的折射率虚部。最后，利用折射率虚部对光学粒子计数器数据进行订正，得到大气气溶胶粒子的数密度谱。     

微小光学的研究现状

叙述了微小光学的新进展，对微小光学基本原理给出了简单概括，并对发展动态进行了评论，在微小光学理方面，讨论了“阵列光学”理论，研究了光学阵列的物与共轭象间的关系；在微小光学器件方面，讨论了变折射率透镜，平面微透镜列阵，衍射光学元件和三维集成光学系统；在应用方面，讨论了和并行光通信，光计算有关的一些新应用。     

双角度光学粒子计数器标定研究

针对光学粒子计数器的标定对其测量精度的重要性,根据球形粒子的Mie散射理论对双角度光学粒子计数器的标定进行了研究,对标定过程中的一些现象进行了理论分析。通过对它们的研究以及对标定的分析可以对双角度光学粒子计数器测量数据的合理性进行判断,这对光学粒子计数器的研制和标定是很有意义的。     

波与粒子

光与物质都具有波粒二象性，这在现代物理观念中已成定论．那么，对于光子为什么没有经典的粒子描述，对于电子为什么没有经典的波场描述？这样的问题经常会在教学中遇到．本文从几个角度分析并回答了这个问题，有助于我们深刻地认识光与物质的相似性及其波粒二象性．     

散射相函数的高阶光学参量研究

漫反射光谱技术被广泛应用于无创测量生物组织光学性质。当光源与探测器很近时,仅仅依靠吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s不能准确描述光源附近光的传播状态。而二阶光学参量γ的引入改善了近光源光的传播状态的描述。本文将生物组织的散射等效成特定球形颗粒的散射,基于Mie散射理论,计算了与散射相函数p(θ)有关的单粒子和多分散系粒子的二阶光学参量γ,研究了γ随尺度参数α和相对折射率m的变化规律,描述了γ与组织结构参量之间的联系,并阐述了γ对粒子特征的表征能力。研究表明,参量γ对尺度参数α小于2的微粒尺寸的改变是敏感的,并呈二次函数关系,其系数与相对折射率呈线性关系;对于相对折射率和尺度参数都不相同的两个粒子,他们的各向异性因子g相同时,二阶光学参量γ却不同,粒子越大,γ表征粒子特征的能力越强。这对于无创探究组织微观形态具有深远的意义。