相速度、群速度与德布罗意波

在介绍了相速度与群速度的概念后，由德布罗意关系出发，对实物粒子的波粒二象性进行了讨论，给出了实物粒子的运动速度正是德布罗意波的群速度。     

De Broglie波的相速与群速

Ｄｅ Ｂｒｏｇｌｉｅ波的相速和群速是两类不同的速率，相速等于单色波传播速率，群速等于粒子运动速率。文中给出了相速与群速的一般关系。     

波粒二象性理论与波速问题探讨

速度是宏观的概念;在量子力学中速度表示什么,本来无法回答。在半经典理论中,为重新定义速度,可取v→=▽S/m[m是粒子质量,S满足ψ=Aexp(j S/h)]。这样虽建立了速度与波函数的联系,却不是波科学中必需而有用的波速概念。真空中光速c是一个普遍性基本物理常数,量子力学显然也需要这个参数,亦即新波动力学需要这个物理量。从人类实践过程和结果看,科学家若企图确定c的最精确值,必须依靠标量方程c=fλ这样的标量描述才能实现。现代物理学认为波速度(相速vp、群速vg)是标量而非矢量。波动具有独特的科学性质,其规律与经典力学不同,它需要量子力学支持,又不等同于严格的量子力学。目前尚无单独一个理论能完美解释波科学问题,处在经典物理和量子物理并用的局面。电磁场的量子化过程为光的波粒二象性提供了基本的数学诠释,即连续展布于空间的电磁场在量子化后得到光子。尽管如此,"光子是什么"的难题仍困扰着科学家。通常认为电子的物质波是几率波,光子的波动是电磁波而非几率波。但在分析处理双光子纠缠时又在使用几率波理念,这样光子的波是什么仍未解决。另外,电子几率波与Schrdinger方程对应,但有一种观点认为光子几率波尚无可对应的波方程。另一方面,物质波相速的物理意义并不清晰;而de Broglie波的相速是超光速的,对此还需要更多的说明。类似的许多例子表明,波粒二象性仍是现代物理学中的一个待解之谜。最后,近年来对负波速(NWV)的研究既使波科学更加丰富,也为发展理论思维提供了新的契机。     

不确定关系的简明推导与正确理解

根据德布罗意波假设，采用无限深势阱模型，利用驻波条件，求出无限深势阱中微观粒子的动量分布。根据不确定度的定义，计算无限深势阱中微观粒子的位置和动量的不确定度，导出无限深势阱模型的不确定关系。对不确定关系正确理解进行了讨论。     

Wave-particle duality of C(60) molecules

Quantum superposition lies at the heart of quantum mechanics and gives rise to many of its paradoxes. Superposition of de Broglie matter waves' has been observed for massive particles such as electrons, atoms and dimers, small van der Waals clusters, and neutrons. But matter wave interferometry with larger objects has remained experimentally challenging, despite the development of powerful atom interferometric techniques for experiments in fundamental quantum mechanics, metrology and lithography. Here we report the observation of de Broglie wave interference of C(60) molecules by diffraction at a material absorption grating. This molecule is the most massive and complex object in which wave behaviour has been observed. Of particular interest is the fact that C(60) is almost a classical body, because of its many excited internal degrees of freedom and their possible couplings to the environment. Such couplings are essential for the appearance of decoherence, suggesting that interference experiments with large molecules should facilitate detailed studies of this process.     

A-C效应产生的物理机制及其理论诠释

利用电磁对偶原理与洛伦兹力矩的交叉耦合形式,重新对阿哈罗诺夫-凯什(Aharonov-Casher)效应产生的物理机制进行了解释.计算出了运动磁矩与电场之间的交叉耦合力矩、电磁系统的拉氏函数及正则动量.由此推出了带有磁矩的原子(属于中性粒子)在电场中的等效势能,该势能影响到了微观粒子波函数的位相,使得粒子的德布罗意波的衍射图样发生变化.因此从理论上得出:A-C效应中几何位相的移动,还存在物理来源,即交叉耦合力矩.     

关于德布罗意假设和德布罗意波的教学探讨

阐述了德布罗意假设的背景、内容和实验验证，阐明了德布罗意波及其波速的概念，纠正了对德布罗意波的几种错误认识并提出正确解释；对于德布罗意假设和德布罗意波的教学具有参考价值．     

关于地球引力波物理机制的理论概述与验证方法

本文依据德布罗意物质波动理论,并以地球的实际运动状态选择相关的参数计算地球引力波的波频数值,从地球引力波波频数值的计算过程中推得地球引力波形成的物理机制,依据地球引力波形成的物理机制设计制造了地球引力波探测器,最后根据探测实验结果概括得到：地球自身的相对三维运动是形成地球引力波的物理机制。     

VTI介质中Thomsen参数对相速度和群速度的影响

相速度和群速度对于研究弹性波在各向异性介质中的传播具有重要意义,同时对合理评价地震资料解释成果也具有一定的指导意义。深入研究Thomsen参数与群、相速度的关系有助于研究复杂地层中波的传播规律以及速度的变化趋势,从而使地震资料解释更加准确。本文首先简要推导了VTI介质中弹性波的群、相速度解析表达式,然后通过编程实现,直观显示了三维速度曲面的变化特征与Thomsen参数的联系,并通过二维及一维速度曲线变化加以验证。实验结果表明：VTI介质中群速度较相速度对Thomsen参数的变化更加敏感,其中随着 (qP波各向异性强度表征参数)与 (描述纵横波相速度的过渡性参数)差值的不断增大,各向异性程度明显增强,群速度剧烈变化,尤其是qSV波;随着 (横波分裂强度表征参数)值的不断增大,SH波群、相速度面的扁率也不断增大。     

一维无限深势阱的波函数

利用数值计算方法绘制了无限深方势阱的不同解析解形式的波函数,讨论不同解析解波函数的相位的成因,并通过绘制无限深方势阱的概率密度分布曲线得出虽然不同解析解的相位不同,但它们的概率分布是一致的结论.从一个侧面说明了量子力学中的波函数可以相差一相位因子.     

完整的德布罗意波关系式及其物理内涵

回顾了德布罗意提出物质波关系式的历史背景。进一步在相对论的基础上直接推导出物质波关系式。新得出的关系式表明 ,真实的空间完全不同于我们在宏观世界所想象出的理想平坦或弯曲空间那样 ,保证不了粒子或物体严格地做匀速直线运动或按照短程线所给出的曲线运动。新得出的物质波关系式表明 ,粒子运动还会导致引力场的产生     

水平管泡状流强制扰动下的空隙波特性

在水平透明玻璃管内以空气和水为流体介质研究了强制扰动下气-液两相泡状流空隙波的特性,应用高速摄影仪和电导探针,对不同扰动频率下空隙波的不稳定性和波速进行了观察测量.研究结果表明,空隙波对于外界周期性扰动具有频率选择特性,随含气率的提高,扰动传播的衰减减慢,流动不稳定性增加.对应于一定的扰动频率,空隙波有不同的速度概率分布,呈现色散特性.空隙波的波速概率分布在两相混合流速处出现峰值,向两侧加速递减,与高斯分布接近.     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

S偏振电磁波与粒子波之间的一一对应关系

给出了S偏振电磁波在分层介质中的传播和满足薛定谔方程的粒子的德布罗意波在一维势场中的传播,它们之间存在着一一对应的关系,分析和讨论了S波传播和粒子波传播的数学联系及物理意义的区别。     

德布罗意及其导航波理论

 介绍了物理学家路易·德布罗意（Louis de Broglie，1892-1987）的生平和科学贡献，特别是他的导航波理论的前世今生。关键词德布罗意；物理学；导航波理论     

大学物理中的波粒二象性概念的教法研究

从光电效应、光量子理论、康普顿散射效应、德布罗意物质波及其统计规律等方面对大学物理中波粒二象性概念的教学进行了的研究．     

Nonlinear and quantum atom optics

Coherent matter waves in the form of Bose-Einstein condensates have led to the development of nonlinear and quantum atom optics - the de Broglie wave analogues of nonlinear and quantum optics with light. In nonlinear atom optics, four-wave mixing of matter waves and mixing of combinations of light and matter waves have been observed; such progress culminated in the demonstration of phase-coherent matter-wave amplification. Solitons represent another active area in nonlinear atom optics: these non-dispersing propagating modes of the equation that governs Bose-Einstein condensates have been created experimentally, and observed subsequently to break up into vortices. Quantum atom optics is concerned with the statistical properties and correlations of matter-wave fields. A first step in this area is the measurement of reduced number fluctuations in a Bose-Einstein condensate partitioned into a series of optical potential wells.     

对四光子德布罗意波长测量实验的理论解释

采用对自发参量下转换过程产生的光子对的量子态和光场的非纠缠态描述,分析了由自发参量下转换过程产生的四光子的德布罗意波长测量的实验,得到了与实验观测相一致的结果。这一结果进一步验证了对自发参量下转换过程产生的光子对的量子态和光场的非纠缠态描述的正确性。     

球形弹丸对不同构型充液油箱的毁伤效应研究

为研究球形高速弹丸对不同构型充液油箱的毁伤效应,基于LS-DYNA有限元分析软件和光滑粒子流体动力学理论,建立经实验验证的充液油箱模型,其中将油箱模型沿弹丸速度方向的长度作为不变量,分析不同冲击速度、不同构型（球形、方形和柱形油箱）对弹丸速度衰减、液体压力变化及箱体前后壁板变形的影响。结果表明：油箱构型基本不影响弹丸速度衰减变化和液体压力变化;油箱构型对冲击波阵面的压力分布影响较小,而弹丸速度对冲击波阵面的压力分布影响较大,弹丸速度与冲击波压力峰值正相关;弹丸冲击速度较小时,球形油箱的抗毁伤能力更强,随着弹丸冲击速度的增大,不同构型油箱的抗毁伤能力趋于一致。