2012年4月1日 星期日

路易‧德布羅意Louise de Broglie

化學原理啟迪299

1.     原本大家以為光是波,後來發現光有特殊的物質性質;這個關係倒過來也是對的嗎?物質是不是也可假設有波的性質呢?
Richard Clayderman - Ballade Pour Adeline
2.     1923年一位年輕的物理學家路易‧德布羅意Louise de Broglie回答這個問題,他演繹出一個粒子的波長與量子數的關係:
λh/mv
這個方程式稱為德布羅意方程式。λ波長;h是普朗克常數;m是質量;v是速率。
3.     【例題】比較1顆電子(質量=9.11×1031kg)以1.0×107m/s速度移動的波長,與1顆球(質量=0.10kg)以35m/s移動的波長。
4.     【解題】我們利用公式λh/mv尋找波長
普朗克常數h6.626×1034Js 6.626×1034 kg m2/s
因為1J=11kgm2/s
5.     電子e的波長
λe
(6.626×1034kgm2)/[(9.11×1031kg)(1.0×107m/s)]
7.3×1011m
6.     b的波長
λb
(6.626×1034kgm2)/[(0.10kg)(35m/s)]
1.9×1034m
7.     特別留意,球的波長非常地短,而電子的波長,剛好與晶體結構物質中各原子彼此的距離一致。
n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles   
徐弘毅:
1.   德布羅意認為,任何物體只要在「運動」就會展現「波的形式」。所以不管是原子核、電子、光子、皮球、輪胎……,只要處於運動狀態,就會產生「波動」
2.   德布羅意發現,任何物體完整轉一圈的能量h(普朗克常數),除以物體的質量m速率v,就會得到這個物體轉一圈的距離(波長λ),不僅是量子可以透過這個方式找到波長,物質也可以透過這個方式找到波長;
3.   這顯示物質跟量子一樣具有波的性質,「波」是物質與量子的共通性,我們見到的所有物質,都是由一團一團的「波」所組成的。
4.   每一種物質的性質不同,產生的波也會不同,舉例來說,每一種金屬板都需要用特定頻率(閥值)以上的光波,才能啟動金屬板發電。
5.   同樣的物質,加不同的「溫度」也會產生不同的波;舉例來說,普朗克的黑體實驗,用不同溫度加熱金屬物質,產生的最大能量波長都不同。
6.   德布羅意認為,所有的「物質」都是「能量」,所以「能量」與能量之間是可以轉換的。
7.   食物放在微波爐裡面,能量大小不同的微波,會讓食物產生不同的溫度變化;如果波太強,產生的溫度太高,那就會破壞食物裡頭的化學鍵,讓物質的性質改變(食物變熟或燒焦),這就是能量的波,永久改變了食物的波。

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