浅淡对波的理解和运用的设想

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1、浅淡对波的理解和运用的设想董元22011207（东南大学仪器科学与工程学院，南京211100）摘要：本文主耍分两部分。一部分介绍了作者对经败物理中的波和近代物理中的波的区别的理解和认识。另一部分是作者对于波的利用的一些设想。关键词：经典波、光波、物质波、区别与联系、运川、设想OnTheUnderstandingandApplicationofWaveDongYuan22011207(SchoolofInstrumentScienceandEngiccring,SouthcastUniversityNanJing211100)Abstract:Thisarti

2、clehasbeendividedintotwoparls.Thefirstpartisabouttheauther^understandingofthedifferencesbetweenthewaveinclassicalphysicsandthewaveinmodernphysics.Andthesecondpartisaboutsomeassumptionsoftheauthorkeywords：ClassicalWave,OpticalWave,MatterWave,DifferencesandRelations,Application,assum

3、ption・引言：波动是一种常见的物质运动方式。形形色色的波在我们的生活中无处不在。随着科学技术的发展，人们对波的运用也越來越广泛。作为一名大学牛,棊于我们所学，我们可以怎样进一步将它们运用到我们的生活中？乂基丁•人学物理这门课程的学习，我们了解到经典波和近代物理屮波是不同的，那么它们的不同到底体现在哪里？我们该如何理解这种区别与统一?■1简述对波的认识理解波的共同特性是貝有和干叠加性。无论是经典物理屮的机械波、电磁波还是近代物理屮的光波、徳布罗意波都毫无疑问具有这一特性。从这一点上看，他们是统一的。而当我们说到“波粒二象性”吋，却又会将这两种波区分开来，I

4、何教科E上也并未专门针対这一区分做出讨论和讲解。故基于大二上序期物理课程的学习,我将试着将我的理解做一个简单的整理与讨论。在开始这一讨论前，我认为我们应该明确一些关于波的基本知识。1.1经典物理中的波经典物理屮的波主要包括机械波和电磁波两大类。它们具冇波动的共同特征，即都具冇一定的速度并且伴随着能量的传播。不同的是机械波是由机械振动在弹性介质屮传播而形成的，而电磁波是交变电磁场在空间传播形成的。1.1.1机械波机械波在弹性介质（固体、液体和气体）内传播就形成了机械波。机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同。其屮，波源可以认为是第一个开始振动

5、的质点，波源开始振动后，介质屮的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。1.1.2电磁波电磁波的本质是电场和磁场的交变激发和空间传播。电磁波（乂称电磁辐射）是由同相振荡R互相乖直的电场•磁场在空间小以波的形式移动，其传播方向垂肓于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。1.2近代物理中的波麦克斯韦电磁场理论的建立少确立，用一个统一的理论体系对宏观电磁现象进行了总结并且预言了电磁波的存在。通过对电磁波的研究，人们发现电磁波在真空屮的传播速度与光速I-分接近，它的一些特性与光波完全相同。那光的木质是什么，从量子物理的角度来说，我们可以认为光

6、是由光子组成，故光是一种粒子的集合，而对光的衍射和T涉实验又无可置疑地证明了光具冇波的某些特性。那么，这种具有“波粒二象性”的波，和经典波有什么本质上的差别呢？1.2.1光波光的衍射和干涉现象证明光具有波动性，而爱因斯坦的光电方程乂完美地解释了光电效应，从而表示光具有粒了性。光是一种电磁波，也是一种概率波。1.2.2德布罗意波物质波，又称徳布罗意波，是概率波，指空间屮某点某时刻可能岀现的儿率，•其中概率的大小受波动规律的支配。量子力学认为物质没有确定的位置，它表现岀的宏观看起来的位置其实是对几率波函数的平均值,在不测量时，它出现在哪里都有可能,一旦测量，就得

7、到它的平均值和确定的位置。1・3经典物理中的波与近代物理中的波的区别1.3.1从能量传递的角度从能量传递的角度來看，经典物理屮波的传播都伴随着能量的传播。机械波屮介质屮的某一质点将振动状态传递给相邻的质点，电磁波传播过程中则是将磁场能为电场能由近及远地耦射;11去。而对于近代物理中的波，由于本质上它们是概率波。虽然组成光波的光子具有能量，但在光波的传播中并不存在类似与经典物理屮的一个光子的能量传递给另一个光了的过程。同理，物质波中也不存在一个实物粒了将能量传递给另一个实物粒了的过程。经典的波的能量将弥散到所传播的空间去；伴随着概率波的微观粒子的能量是不会弥散

8、开來的。1.3.2从能量连续性的角度从能量连续性的介