德布罗意物质波发现的前后

法国青年科学家德布罗意,由于发现“电子的波动性”而荣获诺贝尔物理学奖。他是如何占领科学前沿阵地捕捉着这个火花的?他又是如何导出德布罗意方程而把实物粒子的波动性与粒子性统一起来的?物质波发现的意义及其本质何在?这就是本文的主要内容。文章对物质波的基本概念和理论的意义及其在物理学发展中的地位和作用提出了一些看法,试图对物理教学及近代物理学史的研究提供一些参考内容。     

德布罗意关系式中容易混淆的问题

<正>初学量子力学的人,对于德布罗意关系式,容易混淆的问题有四。 1.把光子和实物粒子的波动性与粒子性相联系的方式混淆起来。 从理论的历史进程来看,光的量子理论与实物粒子的量子理论,二者是相反的。对于光,我们先有波动图象,然后根据爱因斯坦关系式:     

德布罗意波的“归一化”

在量子力学理论中,为了表示微观粒子的波粒二象性,微观粒子的状态用波函数描述,在波函数中最典型的当属描述自由粒子状态的德布罗意波,然而量子力学教材中对德布罗意波的"归一化"问题叙述得比较笼统跳跃,造成普通高校的物理学专业学生难以掌握德布罗意波"归一化"的来龙去脉。针对该问题,本文通过介绍微观粒子波函数的归一化、德布罗意波及Delta函数等内容,系统地给出了德布罗意波"归一化"的步骤,为普通高校的物理学专业学生掌握德布罗意波"归一化"的问题理清了思路。     

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．     

一维无限深势阱的动量几率幅和等式型不确定关系

给出了一维无限深势阱这一特殊情况的动量几率幅和等式形式的不确定关系，导出了一个反常积分公式，弄清了根据德布罗意公式和驻波条件箅出的势阱中粒子的动量实际上是粒子的方均根动量。     

磁场中回旋荷电粒子能谱的研究

借助于德布罗意理论和电动力学,利用简单的数学工具,导出了均匀磁场中的回旋荷电粒子的能谱和环绕载流长直螺线管的圆环上的回旋荷电粒子的能谱。     

关于L·德布罗意研究中的几个问题

本文以德布罗意的原著为依据,对诸多物理学史著述及物理学教材中关于德布罗意评价中的若干通行说法重新进行了研究。首先,明确了波粒二元理论中德布罗意的波粒综合思想与玻尔的互补思想的差异;其次,对德布罗意关系p=h/λ在德布罗意理论体系中的地位问题作了说明;最后,对德布罗意一度放弃自己理论,认同哥本哈根观点的原因,作了实质性探讨。     

元态理论初步

建立了粒子的“刹那生灭”的并且具有“自再现”功能的“元态模型”和“元态群模型”，给出了运动的“生灭位移”解释，揭示了能量的实在涵义，揭示了德布罗意波的频率的实在涵义．     

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     

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。     

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。     

物质波的相速、群速和粒子速度

本文介绍了物质波的相速和群速的概念;导出了光速、粒速和物质波波长及频率间的关系式;同时,在考虑相对论的条件下普遍证明了波包的群速度等于粒子的速度。     

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。     

微观粒子动量中的速度

在对微观粒子波粒二象性的讨论中涉及到三种速度：υ粒、υ相和υg,它们的含义不同,但互相有联系。与微观粒子的波动性相联系的动量p中的速度应为群速ug(ug=υ粒）,而不同相速υ相。若将两者混淆,地得出错误结论。     

速度扫描法共聚焦点道集偏移速度分析

共聚焦点(CFP)偏移是基于等时原理,通过激发聚焦和检波聚焦的双聚焦实现叠前深度偏移的地震成像方法.在速度模型正确的情况下,聚焦点响应和它的逆时聚焦算子的聚焦度差异时差(DTS)等于零.此时,二者的相关能量最大.若速度不正确,则差异时差不为零,相关能量弱,但根据差异时差,可以进行算子的更新.基于差异时差分析、速度扫描和相关能量准则,实现了正确算子的求取和偏移速度的估算.模型试算和实际资料试处理表明了所用方法的正确性和有效性.     

应用速度投影计算平面运动刚体角速度

采用刚体上两点的速度在其连线垂线方向上的投影量，给出平面运动刚体角速度的简易计算公式。使平面运动刚体的速度更容易地利用速度投影定理进行分析。     

角速度矢量与二阶反对称张量

从刚体定点转动的速度概念出发 ,利用张量变换的性质严格地证明了瞬时角速度矢量是二阶反对称张量 ,而速度恰是角速度矢量与位矢的矢积 .     

泥沙颗粒团沉速

针对现有的泥沙沉速公式大多适用于单颗粒泥沙沉降的情形,基于前人对单颗粒泥沙沉速规律的研究成果,利用试验测得不同泥沙颗粒团在水中沉降时的沉速数据,引入泥沙颗粒团特征粒径及附加粒径2个因子,对多个广泛运用的单颗粒泥沙沉速公式进行了修正.用修正后的公式计算得到的泥沙颗粒团沉速与用试验测得的泥沙颗粒团沉速较接近,可推广运用到计算泥沙颗粒团在水中的沉降速率.     

上海城市对风速的影响

本文根据上海城市和郊区实测的风速资料,首先论证了由于上海城市的发展,建筑群增多、增密、增高,导致下垫面粗糙度加大,其摩擦阻障效应消耗了空气水平运动的动能,因而使城区的年和月平均风速减小。其次,分析了上海城市热岛效应与风速的相互影响:盛行风速小,有利于热岛的形成;热岛强时,容易发展垂直湍流,有使城区风速增大的效应;在背景风场微弱时,热岛温度场会导致热岛环流。最后,阐明上海城市与郊区的风速差异有一临界风速v_o。当盛行风速大于v_o时,城市下垫面粗糙度大,使风速减小的效应突出;相反,当盛行风速小于v_o时,热岛湍流使城区风速增大的效应显著。上海v_o的年平均值在2米/秒左右。