※ 引述《teyurd (......)》之銘言：
: 本身不是物理系. 不過,以前就一直有這些疑問...
: 請問各位先進,光的波粒二象性是否是在說:
: 光其實是一種以波浪路線前進的"粒子"
: 因此他具有粒子性,同時也具有波動性 ?

一物體一旦進行運動就會具有波動特性了 (λ=h/p)


我剛剛推文說光是等速直線運動其實是不嚴謹的

如果根據廣義相對論的說法 因為等效性原理 光會被重力所影響

而重力是因為物質的存在 使得時空受到扭曲的一種分布

一般在均勻重力場下 一小段距離內 說等速直線運動應該是可接受的


所謂波粒二象性是指物質具有二元性 波動理論與量子理論互相補充

每個理論是整個事件的一部分且僅能解釋某些效應

好比光的波動理論解釋了繞射與干涉現象而量子理論卻不能解釋

量子理論解釋了光電效應而波動理論卻無法解釋



細部來講 量子理論說光是由獨立的光子所組成 每一個都小到足以讓單一電子吸收

以一連串的小封包進行傳播 與波動理論(攜帶的能量連續地以波動型態傳播)相反

所以量子理論需要光的頻率來描述光子的能量

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至於你文章編輯前的問題

一個沒有靜止能量的粒子能存在並表現出能量或是動量的粒子特性嗎?

古典力學與相對論力學不同 古典力學要求粒子必須擁有靜止質量

才能具有能量與動量的關係 但在相對論力學裡並不是如此


結論由總能量公式出發便可得到
_____________
由 E = (mc^2)/ √1-(v^2/c^2)

整理一下可得到 E^2 = (mc^2)^2 + p^2*c^2

mc^2 稱為物體的靜止質量

根據這個式子可以預測 事實上也存在這樣的一種無質量粒子(m=0)

此粒子目前發現的就有一種 ---光子 v=c 且 E=pc
＃

事實上這裡我也有一個問題想請教其他高手

為什麼我之前在板上看到 有板友說"物體要趨近光速能量要趨近無限大?"

因為 v->c 代入最一開始的公式?

那為什麼光子本身就是光速了 (本身趨近本身) 能量卻是一特定可量測的值?


: 而光的干涉現象其實是一種機率行為累積的過程

這裡我還不太熟 不過建議你可以去翻翻量子力學


: 另外,
: 古典理論認為光的能量與振福有關,而和頻率無關
: (以上不確定有否記錯,能量大小好像跟電場和磁場大小有關)

你指的是波印廷向量與電磁場的關係嗎 先翻翻書把你要問的問題確定一下再來...

翻古典電磁學的書

: 但是光電效應說光的能量與頻率成正比
: 請問哪一個才是正確? 還是兩個都正確呢?

來 光電效應得出三個很重要的結論 我幫你整理一下

首先當入射光的頻率夠高時 會使得金屬放出電子 稱為光電子

那要多高呢? 這牽涉到金屬功函數的問題 目前先不講得這麼亂

光電實驗結論 1.光的能量集中於一個個 個別的小封包 稱為光子

如果用波動理論解釋會失敗 因為在此實驗的精準度之內(10^-9 s)

到達金屬表面的光和光電子的釋放並沒有時間的延遲 [波動理論說電磁波中的能量

會沿著波前擴散 所以個別電子累積足夠能量(約幾eV)離開金屬之前需要一段時間]


實驗結論 2.同樣頻率下 一道亮光比暗光產生較多光電子 但光電子能量皆相同

亮光指的是單位時間單位體積內的光子較多

實驗結論 3.兩光強度固定下 光的頻率越高時 光電子能量越大 但光電子電流

量測值階相同

我們來看看愛因斯坦的光量子理論怎麼解釋:

解釋 1.因為電磁波能量集中於光子且不會散開 故光電子釋放不會延遲 合理!

解釋 2.頻率ν的光子具有相同的能量 故改變單色光的"強度" 只會改變光電子的數目

也就是量測到的光電子電流與光強度成比例 合理!

解釋 3.頻率ν越高 光子能量E=hν也越大 故光電子能量也越多 合理!

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: 而假如有一道光源其亮度很亮,
: 則這樣是指光粒子很多,還是指振福比較大?

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