2.4　1924年，德布罗意提出了物质波理论

德布罗意受爱因斯坦思维方式的启迪，认识到“爱因斯坦光的波粒二象性乃是遍及整个物理世界的一种绝对普遍现象”，并勇敢地发展了爱因斯坦的思想，提出了一个更加大胆的思想：光波是粒子，那么粒子是不是波呢？也就是说光的波粒二象性是不是可以推广到一切实物粒子（如原子、电子等）呢？他应用相对论和量子论，简洁而巧妙地导出了粒子动量p与伴随着的波的波长λ之间的关系式为：

这就是著名的德布罗意关系式。由此关系式可见粒子动量p越小，波长λ就越长。所以在原子、电子体系中，即微观世界中，粒子的波动性就会显示出来。由此，德布罗意预言电子在运行的时候，同时伴随着一个波。

图2.9　德布罗意

什么？电子居然是一个波？这未免让人感到不可思议。当时在科学界激起轩然大波，在大自然的景象中竟然出现了一种意想不到的东西——“物质波”。后来，戴维逊等人在做电子衍射实验时证实了电子像光子一样具有波的特征。

20世纪30年代以后，实验进一步发现，不仅电子，而且中子、质子和中性原子都有衍射现象，也就是都有波动性，它们的波长也都可以用德布罗意关系式来确定，从而进一步证实了德布罗意物质波的普适性。

各位读者，容作者在这里说明一下德布罗意提出电子是波有什么实际价值。我们平常之所以能看到东西，那是由于光作用于物体，再由物体反射到我们眼里。光学显微镜显示物体微小细部的能力，以所使用光波长短的程度而决定。放大能力最强的光学显微镜使用波长最短的紫外线光。好了，现在德布罗意证明电子和光一样也是波，而电子的波长为紫外线光波长的几千分之一，何不用它来代替光显示物体呢？果然，人们把电子集中到一个焦点上，射过物体，便在荧光屏上得到一个放大的图像。1932年世界上第一架电子显微镜问世。1938年美国人制造了一架能放大3万倍的电子显微镜，而当时最大的光学显微镜也只能放大2500倍，现在人们使用的电子显微镜已经能放大到20万倍以上了。