如果电子是粒子,那么当一束电子 穿过两个间隔很近的狭缝时,预计会出现两束较小的电子束,并在其间产生两条明亮的 暗条纹。最初,由于只有少数电子,局部斑点随机出现在屏幕上。这意味着类似粒子的行为。然而,随着越来越多的电子穿过 狭缝,一种干涉图案—波状行为的标志—出现了。这怎么可能呢?回想一下波尔模型中提出的 电子是一个围绕原子核运行的粒子。法国物理学家路易·德布罗意 假设电子可以表现出波的特性。他认为电子的行为像是一个 波长为 λ 的圆形驻波。每个轨道的周长包含整数个 波长。波上的某些点的振幅为零—这些是 节点。德布罗意提出了以下关系式,其中电子的波长 取决于它的质量和速度,h 是普朗克 常数。电子的速度越大,其波长就越短。德布罗意假说延伸到所有物质,这些波被称为”物质波”然而,大的,宏观的物体,比如高尔夫球,并没有表现出波的行为。如果我们应用德布罗意关系,普朗克常数的微小值 除以高尔夫球的质量和速度 就会得出一个极小的波长,这个波长太小了,我们无法观测到。然而,对于质量极小的亚原子粒子—比如电子—来说,它们的波特性不容忽视。当 X 射线通过晶体时,波被衍射,得到一个独特的 干涉图样,它揭示了晶体中原子的 排列。这是一种被称为 X 射线衍射的实验室技术。如果用电子穿过晶体而不是 X 射线 进行类似的实验,就会观察到类似的行为。这是一个实验证据,证明了电子是 一种表现出波状行为的粒子。