卡皮查-狄拉克效應

卡皮查-狄拉克效應(英語:Kapitsa–Dirac effect,簡稱KDE)是一種量子現象,即擁有良好空間相干性的粒子束(一般情況下為電子束)通過光場駐波時發生衍射,它是受激康普頓散射的一種特殊情況。 該效應由Paul Adrien Maurice Dirac與Pyotr Kapitsa於1933年首次提出。

基本介紹

  • 中文名:卡皮查-狄拉克效應
  • 外文名:Kapitsa–Dirac effect
  • 領域:量子力學
簡介,量子力學,電子衍射,駐波,

簡介

卡皮查-狄拉克效應(英語:Kapitsa–Dirac effect,簡稱KDE)是一種量子現象,即擁有良好空間相干性的粒子束(一般情況下為電子束)通過光場駐波時發生衍射,它是受激康普頓散射的一種特殊情況。該效應由Paul Adrien Maurice Dirac與Pyotr Kapitsa於1933年首次提出。
KDE可以通過德布羅意1924年的波粒二象性理論得到解釋。因為粒子具有波的性質,粒子束會被以駐波形式存在的電磁場的空間周期性結構所散射,散射波又會與自身發生干涉(粒子束強度隨空間位置而變,就像一般的光學衍射一樣,產生極大與極小峰)。
實驗上觀測KDE要求高度相干光束,這在雷射發明前是不可能實現的。2001年進行的實驗證明了所猜想的衍射峰。

量子力學

量子力學(quantum mechanics)是物理學的分支,主要描寫微觀的事物,與相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱,許多物理學理論和科學,如原子物理學固體物理學核物理學粒子物理學以及其它相關的學科,都是以其為基礎。
19世紀末,人們發現舊有的經典理論無法解釋微觀系統,於是經由物理學家的努力,在20世紀初創立量子力學,解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透過廣義相對論描寫的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力學的框架內描述(量子場論)。
愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語“量子力學”的物理學者。

電子衍射

電子衍射,是指電子在通過某些障礙物時發生衍射的現象。因為波粒二象性的存在,電子也可被當做是波,從而也能產生衍射現象。

駐波

駐波(英語:standing wavestationary wave)為兩個波長周期頻率和波速皆相同的正弦波相向行進干涉而成的合成波。與行波不同,駐波的波形無法前進,因此無法傳播能量,故名之。
駐波通過時,每一個質點皆作簡諧運動。各質點振盪的幅度不相等,振幅為零的點稱為節點波節(英語:Node),振幅最大的點位於兩節點之間,稱為腹點波腹(英語:Antinode)。由於節點靜止不動,所以波形沒有傳播。能量以動能勢能的形式交換儲存,亦傳播不出去。兩列傳播方向相反的相干波相遇而產生干涉,或介質沿波速的相反方向運動時,均可產生這個現象。常見的駐波現象是諧振器中,一列波與自身的反射波產生干涉而形成的。
1860年,弗朗茲·麥爾德首次發現,並創造了“駐波”(德語:stehende Welle或Stehwelle)一詞。

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