康普顿:带有频率的粒子

更新于 2026年10月10日 版权声明
四、康普顿:带有频率的粒子

1923年4月21日,康普顿宣布了他关于光散射后波长变长的著名实验及其理论解释,这似乎是第一次由实验工作者提出的对光量子概念的要求。这一实验结果在大多数物理学家的预料之外,他们似乎必须在波和粒子之间作非此即彼的选择,可是两者有着同样强有力的实验支持。物理学家们看来愿意花极大的代价来修补这个被波和粒子两难推论弄得不能自洽的物理学。例如,玻尔、斯莱特和克雷默就曾尝试以放弃能量在严格的动力学意义上的守恒来完成上述修补;而还有一些人,甚至怀疑或否定康普顿实验的最初成果。

在长期的深思熟虑之后,路易斯·德布罗意从康普顿的工作中看出了突破的可能性。如所周知,康普顿实验是如此强烈地提示了辐射的粒子性,而德布罗意所注意到的,是光的量子理论的这样一个缺陷:它用一个包含了频率的式子定义光粒子的能量,而一个纯粹的粒子理论,不可能包含任何可用来定义频率的要素。仅此一端,即提供了在光的理论中同时引进粒子概念和周期性概念的必要性。

路易斯·德布罗意后来回忆说,康普顿效应使他最终确立了光二象性观念。他写道:“这样,就光而言的波和粒子的两难推论即以与日俱增的尖锐性提了出来,而无论人们愿意与否,对辐射的描述必须逐一诉诸粒子图象与波动图象。”(https://www.daowen.com)

从布喇格或莫里斯·德布罗意关于二象性的模糊的猜测到由康普顿实验所确立的爱因斯坦关于光二象性的假说,这一段路路易斯·德布罗意走了大约三年的时间(1920—1923),这是他的物质波思想渊源的第一方面。

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