德布罗意 (Louis Victor de Broglie, 1892-1987) - 浙江
1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式

1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式1933年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的奥地利物理学家薛定谔(Erwin dinger,1887——1961)和英国剑桥大学的狄拉克(PaulAdrien MauriceSchrDirac,1902——1984),以表彰他们发现了原子理论的新形式。
20世纪20年代是物理学发展中又一个不平凡的十年。
这时,爱因斯坦的光量子假说,得到了密立根光电效应实验的全面验征,已经为人们普遍承认。
X射线的本性,由于德国物理学家劳厄(ue)在1912年发现了它的衍射现象和英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)成功地用之于晶体分析,肯定了它的波动性;而美国物理学家康普顿(pton)进一步从X射线与电子的相互作用,确证了它的粒子性。
到1923年,电磁辐射的波粒二象性已经得到了全面认识。
这时法国物理学家路易斯·德布罗意(Louis deBroglie)大胆设想,既然光和X射线等电磁波有粒子性,为什么粒子不可以有波动性?1923年,他根据波的粒子性,发展了布里渊(M.Brillouin)用电子驻波环来解释定态的思想,采用对比的方法,提出了物质波假说,即:与运动粒子相联系的物质波波长为:λ=h/p= h/mv,式中的h为普朗克常数,p=mv是粒子的动量。
德布罗意还预言,运动的电子有可能显示粒子的波动性,提出了物质波假说。
正是在这个基础上,1926年,薛定谔提出了薛定谔方程,将德布罗意的物质波假说发展成波动力学,与海森伯、玻恩和约丹从不同途径创立的矩阵力学,共同形成微观体系的基本理论——量子力学。
薛定谔是奥地利人,1887年8月12日出生于维也纳。
父母都是名门出身。
薛定谔在中学时代就有广泛兴趣,不仅对自然科学,而且也很喜欢古代语言的严密逻辑和德国诗歌的优美谐和,他最讨厌的是死背数字和书本。
1906年——1910hrl)对他年在维也纳大学物理系学习,玻尔兹曼的继承人哈森诺尔(Hasen颇有影响。
“纨绔子弟”德布罗意

“纨绔子弟”德布罗意路易·维克多·德布罗意(Louis Victor,Duc de Broglie,1892.08.15—1987.03.19)出生于迪耶普,法国理论物理学家,波动力学的创始人,物质波理论的创立者,量子力学的奠基人之一。
1929年获诺贝尔物理学奖。
1932年任巴黎大学理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士。
关于德布罗意的“ 一页多的博士论文”假故事研究中世纪史的法国贵族德布罗意,在1919年突然移情别恋对物理产生了兴趣,尤其是感兴趣于当时正流行的量子论。
德布罗意来到了朗之万门下读研究生,5年过去,也就是在1924,德布罗意终于提交了自己的博士论文。
他的博士论文只有一页纸多一点,不过可以猜想这一页多一点的一份论文大约已经让德布罗意很头疼了。
他的博士论文只是说了一个猜想,既然波可以是粒子,那么反过来粒子也可以是波。
而进一步德布罗意提出物质波公式。
动能E=hν动量p=h/λ式中,λ为粒子的德布罗意波的波长,ν为德布罗意波的频率,h 是普朗克常数。
德布罗意的父亲是一位权高望众的内阁部长,而德布罗意在此厮混五年最后连一个Ph.D都没拿到,双方面子上自然也有些挂不住。
情急之中,朗之万往他的一个好朋友那里寄了一封信。
当初的朗之万是不是碍于情面想帮德布罗意混得一个PhD已不得而知。
这封信的收信人是爱因斯坦。
信的内容大致如下:尊敬的爱因斯坦阁下:在我这里有一位研究生,已经攻读了五年的博士学位,如今即将毕业,在他提交的毕业论文中有一些新的想法……请对他的论文作出您的评价。
另外顺便向您提及,该研究生的父亲是弊国的一位伯爵,内阁的**部长,若您……,将来您来法国定会受到隆重的接待。
朗之万爱因斯坦很客气回了一封信,高度赞扬和强调德布罗意论文中思想的重要性。
有了爱因斯坦的这一封信,评审委员会的几位教授也不好再多说些什么了。
浪荡子弟德布罗意就这样“攻读”下了他的PhD。
成就德布罗意凭借博士论文直接拿到诺贝尔奖的第一人。
近代世界著名物理学家外国名+简介

近代世界着名物理学家17世纪着名物理学家:伽利略(Galileo Galilei ) (1564年 - 1642年)意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。
其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼的日心说。
当时,人们争相传颂:“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。
今天,史蒂芬?霍金说,“自然科学的诞生要归功于伽利略,他这方面的功劳大概无人能及。
”笛卡尔(Rene Descartes)(1596——1650)法国哲学家、科学家和数学家。
对现代数学的发展做出了重要的贡献,因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何之父。
他还是西方现代哲学思想的奠基人,是近代唯物论的开拓者提出了“普遍怀疑”的主张。
他的哲学思想深深影响了之后的几代欧洲人,开拓了所谓“欧陆理性主义”哲学。
帕斯卡 (Blaise Pascal) (1623年 - 1662年) 法国数学家、物理学家、思想家。
发明和改进了许多科学仪器。
波义耳(Robert Boyle)(1627—1691)英国化学家,化学史家都把1661年作为近代化学的开始年代,因为这一年有一本对化学发展产生重大影响的着作出版问世,这本书就是《怀疑派化学家The Sceptical Chemist》。
惠更斯 (Christian Huygens) (1629年 - 1695年) 荷兰物理学家、天文学家、数学家,他是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱,是历史上最着名的物理学家之一,他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献,在数学和天文学方面也有卓越的成就,是近代自然科学的一位重要开拓者。
他建立向心力定律,提出动量守恒原理,并改进了计时器。
胡克 (Robert Hooke)(1635年 - 1703年) 英国博物学家,发明家。
在物理学研究方面,他提出了描述材料弹性的基本定律-胡克定律,且提出了万有引力的平方反比关系。
在机械制造方面,他设计制造了真空泵,显微镜和望远镜,并将自己用显微镜观察所得写成《显微术》一书,细胞一词即由他命名。
法国物理学家德布罗意

法国物理学家——德布罗意德布罗意〔LouisVictordeBroglie,1892~1989〕法国物理学家。
1892年8月15日生于下塞纳的迪耶普。
出身贵族,父母早逝,从就热爱读书。
中学时代显示出文学才华,在大学里受的是文科教育,1910年获巴黎大学文学学士学位。
1911年,他听到作为第一届索尔维物理讨论会秘书的莫里斯谈到关于光、辐射、量子性质等问题的讨论后,激起了强烈兴趣,特别是他读了庞加莱的?科学的价值?等书,他转向研究理论物理学。
1913年,他获理学硕士学位。
第一次世界大战期间,在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站服役。
他的哥哥是X射线方面的专家,战后他一方面参与他哥哥的物理实验工作,一方面拜朗之万为师,研究与量子有关的理论物理问题,攻读博士学位。
光的波动和粒子两重性被发现后,许多著名的物理学家感到困扰。
年轻的德布罗意却由此得到启发,大胆地把这两重性推广到物质客体上去。
他在1923年9~10月间,连续在?法国科学院通报?上发表三篇短文:?辐射──波和量子?、?光学──光量子、衍射和干预?、?物理学──量子、气体动理论及费马原理?,在1924年通过的博士论文?量子论研究?中他作了系统阐述,提出了德布罗意波〔相波〕理论。
这一理论以后为薛定愕承受而导致了波动力学的建立。
并且把爱因斯坦关于光的波粒二象性的思想加以扩展。
他认为实物粒子如电子也具有物质周期过程的频率,伴随物体的运动也有由相位来定义的相波即德布罗意波,后来薛定愕解释波函数的物理意义时称为“物质波〞。
德布罗意的新理论在物理学界掀起了轩然大波。
这种在并无实验证据的条件下提出的新理论使得人们很难承受。
就连德布罗意的导师朗之万也根本不相信这种观念,只不过觉得这篇论文写得很有才华,才让他得到博士学位。
1927年,美国贝尔实验室的戴维孙〔C.J.Davisson,1881~1958〕、革未〔L.H.Ger-mer,1896、1971〕及英国的汤姆孙〔G.P.Thomson,1892~1975〕通过电子衍射实验,都证实了电子确实具有波动性。
物理学家:德布罗意

德布罗意生平简介科学成就趣闻轶事一、生平简介路易斯·德布罗意(Louis de Broglie,1892~1987)出生在法国一个显赫的贵族家庭。
中学毕业后进入巴黎大学攻读历史,1910年获得历史学硕士学位。
在他哥哥、著名的X射线物理学家莫里斯·德布罗意(Maurice de Broglie,1875~1960)的影响下,对物理学产生了浓厚的兴趣,并在他哥哥的私人实验室里进行物理学的研究工作。
特别是在阅读了第一届索尔维会议的学术报告和论文后,就下决心去弄清楚普朗克引入的量子概念的真正本性。
在获得了科学硕士学位后,他的研究工作被第一次世界大战所打断。
大战结束后,他又继续从事物理学的研究工作,并在朗之万(PaulLangevin,1872~1946)的指导下攻读博士学位。
1924年获巴黎大学博士学位,在博士论文中首次提出了“物质波”概念。
1926年起在巴黎大学任教,1932年任巴黎大学理学院理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士,1942年起任该院常任秘书。
1945年,莫里斯和路易斯·德布罗意兄弟俩被任命为法国原子能高等委员会顾问,他们对原子能的和平发展以及加强科学和工业的联系深感兴趣。
作为科学院的终身秘书,德布罗意强烈要求该机构考虑热核爆炸的有害后果。
1962年退休。
二、科学成就1923年9月至10月间,德布罗意在《法国科学院通报》上接连发表了三篇论文:《辐射——波和量子》、《光学——光量子、衍射和干涉》、《物理学——量子、气体运动理论以及费马原理》。
在这几篇短文中,提出了现在称为“德布罗意波”的思想。
1824年,在题为《量子理论研究》的博士论文中,系统地阐述了他在前几篇文章中提出的相波理论,并于同年11月27日在佩兰的主持下通过了博士论文答辩。
在《量子理论研究》的提要中,他首先说明了他所追求的目标。
他说:“光学理论的历史表明科学思想曾有很长一段时间徘徊于光的动力学解说和波动学解说之间,这两种解说毫无疑问并不像人们曾认为的那样是彼此对立的,量子理论的发展似乎证实了这一结论。
传说中的宇宙最水诺奖得主:本科历史学,却凭借“一纸”博士论文摘取诺贝尔物理学奖,出道即巅峰!

传说中的宇宙最水诺奖得主:本科历史学,却凭借“一纸”博士论文摘取诺贝尔物理学奖,出道即巅峰!他,到底是不是最水的诺奖得主?上个星期,超模君介绍了学历史,最终成为数学、物理大牛的威滕(传送门),然而热门评论第一竟然是德布罗意姥爷!那今天,超模君就讲讲这位“宇宙最水诺奖得主”吧!关于德布罗意(Louis Victor de Broglie,1892-1987),有个流传非常广的故事。
德布罗意是一个出身贵族的纨绔子弟,脾气暴躁,在大学学习历史的时候,突然喜欢上物理,然后拜师郎之万。
而在读博期间,德布罗意完全没把学习放在心上,毕业的时候为了能拿到博士学位,东拼西凑地完成了只有一页多纸的论文,而导师郎之万碍于德布罗意显赫的家庭背景,不敢明目张胆地批判德布罗意的论文,只好将它交给了顶顶大名的爱因斯坦。
不料,爱因斯坦却对德布罗意的论文大加赞叹,说它“揭开了大幕的一角”,后来,德布罗意简直是走了狗屎运,因此论文而获得了诺贝尔物理学奖。
不过,故事归故事,真实的德布罗意到底是怎样的?真的像谣传的那样毫无真才实学,只靠家庭背景吗?1892年,德布罗意出生在法国的名门望族,祖父曾担任法国总理,同时也是一位杰出的历史学家。
德布罗意家族在17世纪40年代就以功勋显赫于法国历史。
1742年,F.M.德布罗意被封为公爵,子孙世袭;其后,这个家庭为法国提供了至少一位总理、一位国会领袖、三员上将、一位外交部长、一位教育部长和两任驻英大使。
可幸的是,如此显赫的家庭学术氛围也是非常浓厚的,他家里有私人实验室、图书馆等,德布罗意从小就沉迷历史和文学(其实应该是各种书籍都有涉猎),希望长大后能够继承祖业。
于是,中学毕业后,德布罗意进入巴黎索邦大学学习历史,并于1910年获文学学士学位。
获得学士学位后,德布罗意又专攻了一年法律,后来又被科学哲学吸引,读了好多科学书籍,尤其是看完庞加莱的《科学的假设》和《科学的价值》之后,深受启发,再加上当时刚好听到作为第一届索尔维物理讨论会秘书的莫里斯谈到关于光、辐射、量子性质等问题的讨论,德布罗意突然发现物理十分有趣,决定转学物理。
德布罗意

1971年,尼加拉瓜发行了一套十张邮票,题为“改变世界面貌的十个数学公式”,其中第八张邮票中写着这样一个公式:λ=h/mv这就是著名的波粒二象性公式,也称德布罗意定律。
它描述了微观世界中一个非常奇妙的特性:在原子世界里,所有物质既是粒子,也是波!物理学家“亲王”这个公式的提出者是法国物理学家路易·德布罗意。
1892年8月15日,德布罗意出生于法国塞纳河畔的蒂厄浦,他是法国一个贵族家庭的次子,并拥有一个显赫的贵族头衔——“亲王”。
德布罗意家族自17世纪以来,一直在法国的军队、政治、外交等方面颇具盛名。
德布罗意的祖父是法国著名的政治家和国务活动家,1871年当选法国国民议会下院议员,同年担任法国驻英国大使,后来还担任过法国总理和外交部长等职务。
德布罗意从18岁开始,就在巴黎大学学习理论物理。
因为打算以后按其家族传统从事外交活动,他同时兼修历史,并且于1909年获得历史学位。
之后,贵族家庭出身的德布罗意又研究起了中世纪史,据说是因为中世纪史中有着很多神秘的东西吸引着这位年轻人。
第一次世界大战期间,德布罗意在军队服役,并被分配到无线电台工作。
德布罗意的哥哥是个著名的X射线物理学家,拥有设备精良的私人实验室。
1919年,德布罗意突然又一次对物理产生了兴趣。
他来到他哥哥的实验室,开始研究X射线。
1919年是一个科学界急剧动荡着的年代,量子概念早在十几年前就已由普朗克提出,而后被爱因斯坦加以发展。
爱因斯坦指出,光不但是一种电磁波,而且也是一种粒子,即“光量子”。
这是一个很新颖的观点,但并没有完全被当时的物理学界所接受。
从他哥哥那里,德布罗意了解到了普朗克和爱因斯坦关于量子的工作,并产生了浓厚的兴趣。
经过一翻思想斗争之后,德布罗意终于放弃了早先决定的研究历史的计划,选择物理学作为自己的事业。
1920年,他来到了法国物理学界的一派宗师朗之万门下读研究生,希望通过物理学研究获得博士学位。
从此,德布罗意走出了一道足以让任何传奇都黯然失色的人生轨迹。
德布罗意的简介

伟大的物理学家——德布罗意的简介班级:09050342学号:0905034225姓名:马琳生平简介路易·维克多·德布罗意(Louis Victor de Broglie,1892年8月15日——1987年3月19日)法国著名理论物理学家,1929年诺贝尔物理学奖获得者,波动力学的创始人,物质波理论的创立者,量子力学的奠基人之一。
德布罗意1892年8月15日出生于下塞纳,1910年获巴黎索邦大学文学学士学位,1913年又获理学士学位,1924年获巴黎大学博士学位,在博士论文中首次提出了"物质波"概念。
1929年获诺贝尔物理学奖。
1932年任巴黎大学理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士。
1987年3月19日逝世。
德布罗意家族德布罗意1892年8月15日出生于法国塞纳河畔的迪耶普,是法国一贵族家庭的次子。
德布罗意家族自17世纪以来在法国军队、政治、外交方面颇具盛名,数百年来在战场上和外交上为法国各朝国王服务。
1740年路易十四封德布罗意家族为世袭公爵,封号由一家之长承袭,第一代公爵的儿子曾在七年战争中为奥地利王族出力作战,获得王子封号,赐于家族中每一个成员。
德布罗意家族祖父J·V·A·德布罗意(1821~1901)是法国著名政治家和国务活动家,1871年当选为法国国民议会下院议员,同年担任法国驻英国大使,后来还担任过法国总理和外交部长等职务。
当德布罗意的长兄、实验物理学家莫里斯(Mauriee)死后,他在1960年就成为法国公爵兼德国王子,但他一生中生活简朴,平易近人,把毕生献给了科学事业。
选择物理学德布罗意父母早逝,从就酷爱读书。
中学时代显示出文学才华,从18岁开始在巴黎索邦大学学习历史,并且于1910年获得历史学位。
1911年,他听到作为第一届索尔维物理讨论会秘书的莫里斯谈到关于光、辐射、量子性质等问题的讨论后,激起了强烈兴趣,特别是他读了庞加莱的《科学的价值》等书,他转向研究理论物理学。
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德布罗意(Louis Victor de Broglie, 1892-1987)一、德布罗意的科学地位法国著名理论物理学家,1929年诺贝尔物理学奖获得者,波动力学的创始人,物质波理论的创立者,量子力学的奠基人之一。
二、德布罗意的科学贡献德布罗意之前,人们对自然界的认识,只局限于两种基本的物质类型:实物和场。
前者由原子、电子等粒子构成,光则属于后者。
但是,许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾。
物理学家们相信,这些表面上的矛盾,势必有其深刻的根源。
1923年,德布罗意最早想到了这个问题,并且大胆地设想,人们对于光子建立起来的两个关系式会不会也适用于实物粒子。
如果成立的话,实物粒子也同样具有波动性。
为了证实这一设想,1923年,德布罗意又提出了作电子衍射实验的设想。
1924年,又提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
1927年,戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性,不久,G.P.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验。
此后,人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。
德布罗意的设想最终都得到了完全的证实。
这些实物所具有的波动称为德布罗意波,即物质波。
三、德布罗意的科学荣誉由于德布罗意的杰出贡献,他获得了很多的荣誉。
1929年获法国科学院享利。
彭加勒奖章,同年又获诺贝尔物理学奖。
1932年,获摩纳哥阿尔伯特一世奖,1952年联合国教科文组织授予他一级卡琳加奖,1956年获法国家科学研究中心的金质奖章。
德布罗意于1933年当选为法国科学院院士,1942年以后任数学科学常务秘书。
他还是华沙大学、雅典大学等六所著名大学的荣誉博士,是欧、美、印度等18个科学院院士。
四、德布罗意的生平1892年8月15日出生于下塞纳,1910年获巴黎大学文学学士学位,1913年又获理学士学位,1924年获巴黎大学博士学位,在博士论文中首次提出了"物质波"概念。
1929年获诺贝尔物理学奖。
1932年任巴黎大学理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士。
1987年逝世。
五、德布罗意的科学生涯德布罗意1892年8月15日出生于法国塞纳河畔的蒂厄浦,是法国一贵族家庭的次子。
德布罗意家族自17世纪以来在法国军队、政治、外交方面颇具盛名。
祖父J。
V。
A德布罗意(1821~1901)是法国著名政治家和国务活动家,1871年当选为法国国民议会下院议员,同年担任法国驻英国大使,后来还担任过法国总理和外交部长等职务。
德布罗意从18岁开始在巴黎大学学习理论物理,但是因为打算沿其家族传统,以后从事外交活动,他也学习历史,并且于1909年获得历史学位。
由于他哥哥(M。
德布罗意)是一位实验物理学家,拥有设备精良的私人实验室,从事物理实验研究。
因而德布罗意在学习历史的二象性。
人类对自然的认识由浅入深、由片面到全面、由现象到本质不断深化。
对光本性的认识同时,受到他哥哥的影响,参与一些物理研究工作。
从他哥哥那里德布罗意了解到普朗克和爱因斯坦关于量子方面的工作,这些引起了他对物理学的极大兴趣。
经过一翻思想斗争之后,德布罗意终于放弃了已决定的研究法国历史的计划,选择了物理学的研究道路,并且希望通过物理学研究获得博士学位。
第一次世界大战期间,德布罗意在军队服役,被分配到无线电台工作,中断了他的理论物理研究。
1919年,德布罗意重新回到他哥哥的实验室研究X射线,在这里,他不仅获得了许多原子结构的知识,而且接触到X射线时而象波、时而象粒子的奇特性质。
德布罗意曾经与其兄就X射线的性质进行了长时间的讨论,他对其兄及其同事们的实验工作发生了浓厚的兴趣。
为了对这些现象做出理论解释,1920年,德布罗意重新开始研究理论物理,特别是关于量子问题,他的研究终于取得了可喜成果。
1923年9月和10月,德布罗意发表了三篇关于物质波的论文,创立了物质波理论。
之后,他投人博士论文的写作,1924年11月他以题为《量子理论的研究》的论文通过博士论文答辩,获得博士学位。
在这篇论文中,包括了德布罗意近两年取得的一系列重要研究成果,全面论述了物质波理论及其应用。
德布罗意获得博士学位后,继续留在巴黎大学,他又发表了有关波动力学的有创造性的研究成果,同时担任教学任务。
德布罗意在神也是沿着这个认识规律发展的。
在认识发展中,物质生产水平、实验条件起了决定性的作用,同时促进人类认识水平的不断提高。
学院担任了两年义务讲座后,1928年被聘为新建立的巴黎大学享利·彭加勒学院理论物理教授,他担任这一职务从事教学工作一直到1962年退休。
1945年以后,他还担任法国原子能委员会顾问。
1930年到1950年间,德布罗意的研究工作主要是波动力学的推广,他的研究取得了许多成果,发表了大量评论和论文。
1951年以后的一段时间,德布罗意研究粒子和波之间的关系,目的是通过研究用经典的空间和时间概念对波动力学作出因果解释。
此时重新研究他于1927年提出的引导波理论,但不久他就放弃这方面的工作,回到了以前的研究领域,探索微观现象产生的原因和决定论的科学哲学观点,用波动力学的观点探讨热力学和分子生物学。
德布罗意一生的研究成果颇丰,他的著作就达25本之多。
由于德布罗意的杰出贡献,他获得了很多的荣誉。
1929年获法国科学院享利。
彭加勒奖章,同年又获诺贝尔物理学奖。
1932年,获摩纳哥阿尔伯特一世奖,1952年联合国教科文组织授予他一级卡琳加奖,1956年获法国家科学研究中心的金质奖章。
德布罗意于1933年当选为法国科学院院士,1942年以后任数学科学常务秘书。
他还是华沙大学、雅典大学等六所著名大学的荣誉博士,是欧、美、印度等18个科学院院士。
六、物质波理论的形成德布罗意开始研究物理学时,适逢现代物理学发生深刻革命的时期。
1900年,普朗克研究黑体辐射时假定谐振子取分立的能量,提出量子的概念,由此出发,他推导出能够描述黑体辐射规律的普朗克黑体辐射公式。
但是,人们并没有认识能量子的重要性,只把能量子看作仅仅是在支配物质和辐射相互作用过程中是合适的,频率为V的物质振子仅仅以hV的倍数发射或吸收能量。
直到1905年,量子概念才发生了重要发展。
1905年,爱因斯坦发表了题为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文,文中通过对黑体辐射的研究和论证,得到并提出了光量子的概念,并用它成功地解释了光电效应。
这一工作的意义之一在于,光量子的概念是在分析和研究黑体辐射基础上得到的,表明量子概念具有比较普遍的意义。
爱因斯坦认为:密度小的单色辐射,从其热现象方面的行为看,仿佛是由一些独立的能量所组成。
本世纪初期,人们通过对X射线的研究认识到,X射线具有时而象波、时而象粒子的奇特性质。
1913年,玻尔提出原子中的电子运动的量子化条件,原子中的电子只有可能进行某些运动,成功地解释了氢原子光谱。
玻尔的量子化条件没有理论基础,是人为规定的。
1919-1922年,法国物理学家布里渊提出了一个解释玻尔基于化条件的理论。
布里渊把电子和波作为一个整体进行研究,设想在原子核周围存在着一层以太,电子在其中运动掀起波,这些波相互干涉在原子核周围形成驻波。
这些研究成果,尤其是布里渊的理论对德布罗意提出物质被思想产生巨大影响。
德布罗意重新开始研究理论物理,物理学面临着的主要困难是:对于光需要有微粒说和波动说两种理论;确定原子中电子的稳定运动涉及到整数,这些都是当时人们无法理解的事实。
德布罗意首先考察光量子理论和玻尔的量子化条件。
确定光微粒能量的表达式是W=hv,这个公式中包含着频率v,而纯粹的粒子理论不包含频率的因素;确定原子中电子的稳定运动涉及到整数,而物理学中涉及到整数的只是干涉现象和本征振动现象。
这些结果使德布罗意想到,对于光需要同时引进粒子的概念和周期的概念;对于电子不能简单地用微粒来描述电子本身,还必须赋予它们周期的概念。
于是,德布罗意形成了指导他进行研究的全部概念:在所有情况下,都必须假设微粒伴随着波而存在,他的首要目的就是建立微粒的运动和缔合波的传播之间的对应关系。
1923年夏末,德布罗意已开始形成他的相波(后来他称为相位波)概念,9月10日,他发表了关于物质波理论的第一篇论文——《波和量子》,文中提出的思想可以被看作是波动力学理论的开端。
两个星期后,德布罗意又发表了《光量子、衍射和干涉》的论文,明确提出相干波的概念。
文中明确指出:要描述一个动点的运动,观察者必须将这一运动与一个非物质的、在同一方向上传播的正弦波联系起来。
在观察者看来,这一波的频率等于上述动点的总能量除以普朗克常量h。
同年10月8日,德布罗意发表关于物质波理论的第三篇论文《量子、气体运动理论以及费马原理》。
文中阐述了波与粒子的对应关系,他假定与任何粒子相联系的相波,在空间任何点与粒子同相位。
相波的频率与速度由粒子的能量和速度所决定。
德布罗意的这三篇论文是物质波理论奠基工作的开端。
继这三篇论文之后,德布罗意着手撰写他的博士论文《量子理论的研究》。
1924年11月,德布罗意通过论文答辩,获博士学位。
他的博士论文包括了近两年研究的一些成果,比较系统地论述了物质波理论,得到物质波的一些重要结果。
德布罗意认为,任何运动着的物体都伴随着一种波动,而且不可能将物体的运动和波的传播分开,这种波称为相位波。
存在相位波是物体的能量和动量同时满足量子条件和相对论关系的必然结果。
德布罗意考虑静止质量为外、相对于静止观察者的速度为的粒子,他假设粒子是周期性内在现象的活动中心,它的频率,是普朗克常数,是粒子的内在能量。
以狭义相对论原理和严格的量子关系式为基础,L。
德布罗意通过严格论征得到:相位波的波长是,是普朗克常数,是相对论动量,这就是著名的德布罗意波长与动量的关系。
此外,德布罗意把相位波的相速度和群速度(能量传递的速度)联系起来,证明了波的群速度等于粒子速度,确定了群速度与粒子速度的等同性。
他的这些研究成果形成了比较完整的物质波理论。
七、物质波理论的实验验证德布罗意撰写论文时,他的哥哥(M.德布罗意)建议他的论文应包括实验部分,可是他没有采纳这个建议。
他的物质波理论是在没有得到任何已知事实支持的情况下提出来的,这就使得答辩委员会对物质波的真实性存在疑虑,答辩委员会主席佩兰就提出了物质波如何用实验来证实的问题。
对佩兰的提问,德布罗意回答:用晶体对电子的衍射实验验证物质波的存在是可能的。
他的这个思想是早已形成的,他曾在1923年9月24日《光量子、衍射和干涉》一文中指出:从很小的孔穿过的电子束,可能产生衍射现象,这也许会成为在实验上验证物质具有波粒二象性的方法。
他还曾向他哥哥的同事道维里叶提出做电子的衍射实验,后者因忙于电视实验而将其搁置。
物理学的发展需要理论的和实验的两只脚向前迈进,现在理论这只脚已经先向前迈进了一步,这就给实验提出了研究课题。