2.4　1924年，德布羅意提出了物質(zhì)波理論

德布羅意受愛因斯坦思維方式的啟迪，認識到“愛因斯坦光的波粒二象性乃是遍及整個物理世界的一種絕對普遍現(xiàn)象”，并勇敢地發(fā)展了愛因斯坦的思想，提出了一個更加大膽的思想：光波是粒子，那么粒子是不是波呢？也就是說光的波粒二象性是不是可以推廣到一切實物粒子（如原子、電子等）呢？他應用相對論和量子論，簡潔而巧妙地導出了粒子動量p與伴隨著的波的波長λ之間的關(guān)系式為：

這就是著名的德布羅意關(guān)系式。由此關(guān)系式可見粒子動量p越小，波長λ就越長。所以在原子、電子體系中，即微觀世界中，粒子的波動性就會顯示出來。由此，德布羅意預言電子在運行的時候，同時伴隨著一個波。

圖2.9　德布羅意

什么？電子居然是一個波？這未免讓人感到不可思議。當時在科學界激起軒然大波，在大自然的景象中竟然出現(xiàn)了一種意想不到的東西——“物質(zhì)波”。后來，戴維遜等人在做電子衍射實驗時證實了電子像光子一樣具有波的特征。

20世紀30年代以后，實驗進一步發(fā)現(xiàn)，不僅電子，而且中子、質(zhì)子和中性原子都有衍射現(xiàn)象，也就是都有波動性，它們的波長也都可以用德布羅意關(guān)系式來確定，從而進一步證實了德布羅意物質(zhì)波的普適性。

各位讀者，容作者在這里說明一下德布羅意提出電子是波有什么實際價值。我們平常之所以能看到東西，那是由于光作用于物體，再由物體反射到我們眼里。光學顯微鏡顯示物體微小細部的能力，以所使用光波長短的程度而決定。放大能力最強的光學顯微鏡使用波長最短的紫外線光。好了，現(xiàn)在德布羅意證明電子和光一樣也是波，而電子的波長為紫外線光波長的幾千分之一，何不用它來代替光顯示物體呢？果然，人們把電子集中到一個焦點上，射過物體，便在熒光屏上得到一個放大的圖像。1932年世界上第一架電子顯微鏡問世。1938年美國人制造了一架能放大3萬倍的電子顯微鏡，而當時最大的光學顯微鏡也只能放大2500倍，現(xiàn)在人們使用的電子顯微鏡已經(jīng)能放大到20萬倍以上了。