四、物质波概念的实验验证

1923 年德布罗意曾预言，电子应该显示波的特性．美国物理学家戴维孙（1881—1958）和助手革末（1896—1971）曾观测到电子束垂直地打击镍靶（单晶）时，反射的电子束强度不是到处相同的．德布罗意的假说发表后，他们才认定这是电子波动性的证据．1925 年他们又作了精密的测量．从实验测得的电子束的波长为 1.65×10−8 厘米，这个数值和根据德布罗意关系式计算出的值 1.66×10−8 厘米吻合得极好．1927 年英国物理学家 J·J 汤姆逊之子乔治·汤姆逊用高能电子束穿透金属膜，并用照相术记录了电子的衍射花样，测出了电子束波长也与德布罗意关系式的计算值一样，从而有力地证实了物质波的存在．有趣的是 J·J 汤姆逊发现了电子，而他的儿子又证明了电子的波动性．父子俩都因为电子荣获了诺贝尔物理学奖．这样，德布罗意关于电子波动性的思想得到了直接的实验验证．人们正是利用了电子束具有波的性质，1937 年才能使放大 7000 倍的可供研究用的电子显微镜试制成功．人类在微观世界的视野随着电子显微镜的改进而不断扩大．现在人们利用电子显微镜可以看到原子．中子是1932 年被发现的，1936 年人们又证明中子束也具有波的性质．X 射线衍射、电子衍射、中子衍射是现在研究物质结构常用的实验方法．比这略早几年，氦原子射线、氢原子或氢分子射线的衍射实验都有人相继做出来了，证明它们都显示波的性质．这些都充分证明了德布罗意的物质波概念具有普遍意义．