薄膜干涉论文答辩

1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。1924年，路易-维克多•德•布罗意注意到原子中电子的稳定运动需要引入整数来描写，与物理学中其他涉及整数的现象如干涉和振动简正模式之间的类似性，构造了德布罗意假设，提出正如光具有波粒二象性一样，实物粒子也具有波粒二象性。他将这个波长λ和动量p联系为：λ=h/p这是对爱因斯坦等式的一般化，因为光子的动量为p = E / c（c为真空中的光速），而λ = c / ν。德布罗意的方程三年后通过两个独立的电子散射实验被证实于电子（具有静止质量）身上。在贝尔实验室Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer以低速电子束射向镍单晶获得电子经单晶衍射，测得电子的波长与德布罗意公式一致。在阿伯丁大学，George Paget Thomson以高速电子穿过多晶金属箔获得类似X射线在多晶上产生的衍射花纹，确凿证实了电子的波动性；以后又有其他实验观测到氦原子、氢分子以及中子的衍射现象，微观粒子的波动性已被广泛地证实。根据微观粒子波动性发展起来的电子显微镜、电子衍射技术和中子衍射技术已成为探测物质微观结构和晶体结构分析的有力手段。德布罗意于1929年因为这个假设获得了诺贝尔物理学奖。Thomson和Davisson因为他们的实验工作共享了1937年诺贝尔物理学奖。

德布罗意在1924年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都具有波粒二象性。

他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h跟粒子动量mv的比，即λ= h/（mv），这个关系式后来就叫做德布罗意公式。

通过两个独立的电子衍射实验，德布罗意的方程被证实可用来描述电子的量子行为。在阿伯丁大学，乔治·汤姆孙将电子束照射穿过薄金属片，并且观察到预测的干涉样式。在贝尔实验室，克林顿·戴维森和雷斯特·革末做实验将低速电子入射于镍晶体，取得电子衍射图样，结果符合理论预测。

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爱因斯坦在波和粒子上的发现

1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。

爱因斯坦将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。从普朗克黑体辐射定律，爱因斯坦推论，组成光束的每一个光子所拥有的能量等于频率乘以一个常数，即普朗克常数，他提出了“爱因斯坦光电效应方程”，其中， Wo是逃逸电子的最大动能， 是逸出功。

1916年，美国物理学者罗伯特·密立根做实验证实了爱因斯坦关于光电效应的理论。从麦克斯韦方程组，无法推导出普朗克与爱因斯坦分别提出的这两个非经典论述。物理学者被迫承认，除了波动性质以外，光也具有粒子性质。

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光在日常生活中的干涉现象是薄膜干涉。

干涉现象指同振幅、频率和初位相的两列(或多列)波的叠加合成而引起振动强度重新分布的现象。在波的叠加区有的地方振幅增加，有的地方振幅减小，振动强度在空间出现强弱相间的固定分布，形成干涉条纹。

假设照射一束光波于薄膜，由于折射率不同，光波会被薄膜的上界面与下界面分别反射，因相互干涉而形成新的光波，这现象称为薄膜干涉。对于这现象的研究可以透露出关于薄膜表面的资讯，这包括薄膜的厚度、折射率。薄膜的商业用途很广泛，例如，增透膜、镜子、滤光器等等。

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为了获得可以观测到可见光干涉的相干光源，人们发明制造了各种产生相干光的光学器件以及干涉仪，这些干涉仪在当时都具有非常高的测量精度：阿尔伯特·迈克耳孙就借助迈克耳孙干涉仪完成了著名的迈克耳孙－莫雷实验，得到了以太风观测的零结果。迈克耳孙也利用此干涉仪测得标准米尺的精确长度，并因此获得了1907年的诺贝尔物理学奖。

而在二十世纪六十年代之后，激光这一高强度相干光源的发明使光学干涉测量技术得到了前所未有的广泛应用，在各种精密测量中都能见到激光干涉仪的身影。现在人们知道，两束电磁波的干涉是彼此振动的电场强度矢量叠加的结果，而由于光的波粒二象性，光的干涉也是光子自身的几率幅叠加的结果。

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给排水工程师可以从事设计、施工、监理、招投标、项目管理等方面的工作。给排水专业可以考的注册师：注册公用设备工程师（给水排水），注册公用设备工程师执业资格考试实行全国统一大纲、统一命题的考试制度，基本上每年九月份举行一次。以下是我搜集的资料，希望对你有帮助。考试分为基础考试和专业考试。基础考试又分为公共基础和专业基础参加基础考试合格并按规定完成职业实践年限者，方能报名参加专业考试。基础考试合格，并具备以下条件之一者，可申请参加专业考试： （一）取得本专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满2年；或取得相近专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满3年。 （二）取得本专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满3年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年。 （三）取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年；或取得相近专业双学士学位或研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年。 （四）取得通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满4年；或取得未通过本专业教育评估的大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年。 （五）取得本专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年；或取得相近专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满7年。 （六）取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满8年。截止到2002年12月31日前，符合下列条件之一者，可免基础考试，只需参加专业考试： （一）取得本专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满5年；或取得相近专业博士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年。 （二）取得本专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满6年；或取得相近专业硕士学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满7年。 （三）取得含本专业在内的双学士学位或本专业研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满7年；或取得相近专业双学士学位或研究生班毕业后，累计从事公用设备专业工程设计工作满8年。 （四）取得本专业大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满8年；或取得相近专业大学本科学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满9年。 （五）取得本专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满9年；或取得相近专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满10年。 （六）取得其他工科专业大学本科及以上学历或学位后，累计从事公用设备专业工程设计工作满12年。 （七）取得其他工科专业大学专科学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满15年。 （八）取得本专业中专学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满25年；或取得相近专业中专学历后，累计从事公用设备专业工程设计工作满30年。基础考试大纲： 一、高等数学 1．1空间解析几何 向量代数 直线 平面 柱面 旋转曲面 二次曲面 空间曲线 1．2微分学 极限 连续导数 微分 偏导数 全微分导数与微分的应用 1．3积分学 不定积分 定积分 广义积分 二重积分 三重积分平面曲线积分 积分应用 1．4无穷级数 数项级数 幂级数 泰勒级数 傅里叶级数 1．5常微分方程 ’ 可分离变量方程 一阶线性方程 可降阶方程 常系数线性方程 1．6概率与数理统计 随机事件与概率 古典概型 一维随机变量的分布和数字特征 数理 统计的基本概念 参数估计 假设检验 方差分析 一元回归分析 1．7向量分析 1．8线性代数 行列式 矩阵 n维向量 线性方程组 矩阵的特征值与特征向量 二次型 二、普通物理 2．1热学 气体状态参量 平衡态 理想气体状态方程 理想气体的压力和温度 的统计解释 能量按自由度均分原理 理想气体内能 平均碰撞次数 和平均自由程 麦克斯韦速率分布律 功 热量 内能 热力学第一 定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用 气体的摩尔热容循环过程 热机效率 热力学第二定律及其统计意义 可逆过程和不 可逆过程 熵 2．2波动学 机械波的产生和传播 简谐波表达式 波的能量 驻波 声速 超声波 次声波 多普勒效应 2．3光学 相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 薄膜干涉迈克尔干涉仪 惠 更斯一菲涅耳原理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 x射线衍射 自 然光和偏振光 布儒斯特定律 马吕斯定律 双折射现象 偏振光的 干涉 人工双折射及应用 三、普通化学 3．1物质结构与物质状态 原子核外电子分布 原子、离子的电子结构式 原子轨道和电子云概 念 离子键特征共价键特征及类型 分子结构式 杂化轨道及分子空 间构型 极性分子与非极性分子 分子间力与氢键 分压定律及计算 液体蒸气压 沸点 汽化热 晶体类型与物质性质的关系 3．2溶液 溶液的浓度及计算非电解质稀溶液通性及计算 渗透压概念电解质 溶液的电离平衡 电离常数及计算 同离子效应和缓冲溶液 水的离 子积及PH值 盐类水解平衡及溶液的酸碱性 多相离子平衡 溶度积 常数 溶解度概念及计算 3．3周期表 周期表结构 周期 族 原子结构与周期表关系 元素性质 氧化物 及其水化物的酸碱性递变规律 3．4化学反应方程式 化学反应速率与化学平衡 化学反应方程式写法及计算 反应热概念 热化学反应方程式写法化学反应速率表示方法 浓度、温度对反应速率的影响 速率常数与 反应级数 活化能及催化剂概念 化学平衡特征及平衡常数表达式 化学平衡移动原理及计算 压力熵 与化学反应方向判断 3．5氧化还原与电化学 氧化剂与还原剂 氧化还原反应方程式写法及配平 原电池组成及符 号 电极反应与电池反应 标准电极电势 能斯特方程及电极电势的 应用 电解与金属腐蚀 3．6有机化学 有机物特点、分类及命名 官能团及分子结构式 有机物的重要化学反应：加成 取代 消去 氧化 加聚与缩聚 典型有机物的分子式、性质及用途： 甲烷 乙炔 苯 甲苯 乙醇 酚 乙醛 乙酸 乙酯 乙胺 苯胺 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯酸 酯类 工程塑料(ABS) 橡胶 尼龙66 四、理论力学 4．1静力学 平衡 刚体 力 约束 静力学公理 受力分析 力对点之矩 力对 轴之矩 力偶理论 力系的简化 土矢 主矩 力系的平衡 物体系 统(含平面静定桁架)的平衡 滑动摩擦 摩擦角 自锁 考虑滑动摩 擦时物体系统的平衡 重心 4．2运动学 点的运动方程 轨迹 速度和加速度 刚体的平动 刚体的定轴转动 转动方程 角速度和角加速度 刚体内任一点的速度和加速度 4．3动力学 动力学基本定律 质点运动微分方程 动量 冲量 动量定理 动量守恒的条件 质心 质心运动定理’质心运动守恒的条件动量矩 动量矩定理 动量矩守恒的条件 刚体的定轴转动微分方程 转动惯量 回转半径 转动惯量的平行轴定理 功 动能 势能 动 能定理 机械能守恒 惯性力 刚体惯性力系的简化 达朗伯原理 单自由度系统线性振动的微分方程振动周期 频率和振幅 约束 自由度 广义坐标 虚位移 理想约束 虚位移原•理 五、材料力学 轴力和轴力图 拉、压杆横截面和斜截面上的应力 强度条件虎克定 律和位移计算应变能计算 5．2剪切和挤压的实用计算 剪切虎克定律切(剪)应力互等定理 外力偶矩的计算 扭矩和扭矩图 圆轴扭转切(剪)应力及强度条件 扭转角计算及刚度条件 扭转应变能计算 5．4静矩和形心 惯性矩和惯性积 平行移轴公式 形心土惯性矩 梁的内力方程 切(剪)力图和弯矩图 分布载荷、剪力、弯矩之间 的微分关系 正应力强度条件 切(剪)应力强度条件 梁的合理截 面 弯曲中心概念 求梁变形的积分法 叠加法和卡氏第二定理 平面应力状态分析的数值解法和图解法 一点应力状态的主应力和最 大切(剪)应力 广义虎克定律 四个常用的强度理论 5．7斜弯曲 偏心压缩(或拉伸) 拉—弯或压—弯组合 扭—弯组合 细长压杆的临界力公式 欧拉公式的适用范围 临界应力总图和经验公式 压杆的稳定校核 六、流体力学 6．1流体的主要物理性质 6．2流体静力学 流体静压强的概念 重力作用下静水压强的分布规律 总压力的计算 6．3流体动力学基础以流场为对象描述流动的概念 流体运动的总流分析 恒定总流连续性方程、能量方程和动量方程 6．4流动阻力和水头损失 实际流体的两种流态一层流和紊流 圆管中层流运动、紊流运动的特征 沿程水头损失和局部水头损失 边界层附面层基本概念和绕流阻力 6．5孔口、管嘴出流 有压管道恒定流 6．6明渠恒定均匀流 6．7渗流定律井和集水廊道 6．8相似原理和量纲分析 6．9流体运动参数(流速、流量、压强)的测量 七、计算机应用基础 7．1计算机基础知识 硬件的组成及功能 软件的组成及功能 数制转换 7．2 Windows操作系统 基本知识、系统启动 有关目录、文件、磁盘及其它操作 网络功能 注：以Windows98为基础 7．3计算机程序设计语言 程序结构与基本规定 数据 变量 数组 指针 赋值语句 输入输出的语句 转移语句 条件语句，选择语句 循环语句 函数 子程序(或称过程) 顺序文件 随机文件 注：鉴于目前情况，暂采用FORTRAN语言 八、电工电子技术 8．1电场与磁场 库仑定律 高斯定理 环路定律 电磁感应定律 8．2直流电路 电路基本元件 欧姆定律 基尔霍夫定律 叠加原理 戴维南定理 8．3正弦交流电路正弦量三要素 有效值 复阻抗 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11．4水的卫生细菌学水中细菌分布 水中病原细菌 水中微生物控制方法 水中病毒检验 11．5废水生物处理 污染物降解 污染物转化 有机物分解 废水生物处理 水体污染 监测 十二、水力学 12．1水静力学 静水压力 阿基米德原理 潜、浮物体平衡与稳定 12．2水动力学理论 柏努利方程 总水头线 测压管水头线 12．3水流阻力和水头损失 沿程阻力系数变化 局部水头损失 绕流阻力 12．4孔口、管嘴出流和有压管路 孔口(或管嘴)的变水头出流 短管水力计算 长管水力计算 管网 水力计算基础 12．5明渠均匀流 最优断面和允许流速 水力计算 12．6明渠非均匀流 临界水深 缓流 急流 临界流 渐变流微分方程 12．7堰流 薄壁堰 实用断面堰 宽顶堰 小桥孔径水力计算 消力池 十三、水泵及水泵站 13．1叶片式水泵 离心泵工作原理 离心泵的基本方程式 性能曲线 比转数(ns) 定速运行工况 管道系统特性曲线 水箱出流工况点 并联运行 串 联运行调速运行 吸水管中压力变化 气穴和气蚀 气蚀余量 安装 高度 混流泵 13．2给水泵站 泵站分类 泵站供配电 水泵机组布置 吸水管路与压水管路 泵站 水锤 泵站噪音1 3．3排水泵站 排水泵站分类 构造特点 水泵选择 集水池容积 水泵机组布置 雨水泵站 合流泵站 螺旋泵污水泵站 十四、水分析化学 14．1水分析化学过程的质量保证 水样的保存和预处理 水分析结果误差 数据处理 14．2酸碱滴定法 酸碱平衡 酸碱滴定 水的碱度与酸度 14．3络合滴定法 络合平衡 络合滴定 硬度测定 14．4沉淀滴定 沉淀滴定原理 莫尔法测定水中氯离子沉淀滴定 14．5氧化还原滴定法 氧化还原反应原理 指示剂滴定 高锰酸钾法滴定 重铬酸钾法滴定 碘量法滴定 高锰酸钾指数 COD BOD， 总需氧量(TOD) 总有机碳 (TOC) 14．6吸收光谱法 吸收光谱原理 比色法 分光光度法 14．7电化学分析法 电位分析法 直接电位分析法 电位滴定法 十五、工程测量 1 5．1测量误差基本知识 测量误差分类与特点 评定精度 观测值精度评定 误差传播定律 15．2控制测量 平面控制网定位与定向 导线测量 交会定点 高程控制测量 15．3地形图测绘 地形图基本知识 地物平面图测绘 等高线地形图测绘 1 地形图的应用 建筑设计中的地形图应用 城市规划中的地形图应用15．5建筑工程测量 建筑工程控制测量 施工放样测量 建筑安装测量 建筑工程变形观测 十六、职业法规 16．1我国有关基本建设、建筑、城市规划、环保、房地产方面的法律规范 16．2工程设计人员的职业道德与行为准则注册公用设备工程师(给水排水)执业资格基础考试基础考试分科题量、时间、分数分配说明上午段：高等数学 24题 流体力学 12题普通物理 12题 计算机应用基础 10题普通化学 12题 电工电子技术 12题理论力学 13题 工程经济 10题材料力学 15题合计120题，每题1分。考试时间为4小时。下午段：水文学和水文地质 12题水处理微生物学 10题水力学 8题水泵及水泵站 12题水分析化学 l0题工程测量 5题职业法规 3题合计60题，每题2分。考试时间为4小时。上、下午总计180题，满分为240分。考试时间总计为8小时。专业考试大纲： 1．给水工程 1．1给水系统 熟悉给水系统的组成和分类 掌握设计用水量计算 熟悉给水系统的流量关系、水压关系 1．2输水和配水工程 掌握管网和输水管的布置及水力计算 掌握水塔及清水池的容积计算、水塔高度的确定 熟悉管网方案技术经济比较 了解分区给水系统设计 熟悉给水管材、附件及管道敷设方法 了解给水管防腐蚀方法 1．3取水工程 了解水资源概况、水源选择及取水工程任务 熟悉地下水取水构筑物类型及适用条件 掌握地表水取水构筑物的类型、选址及布置要求 1．4给水处理 熟悉给水处理的主要方法及基本理论 掌握混凝、沉淀、澄清、过滤构筑物的工艺设计 熟悉氯消毒及设备， 了解其它消毒方法 了解地下水除铁除锰方法 掌握软水、纯水制备的方法和系统设计 熟悉水厂设计 1．5水的冷却和循环冷却水水质处理 了解水的冷却原理及冷却构筑物熟悉循环冷却水水质处理 掌握循环冷却水系统的构成和设计原则 2．排水工程 2．1排水系统 熟悉排水系统的体制、组成及规划设计原则 掌握污水管道系统、雨水管渠系统设计与计算 熟悉暴雨强度公式计算 了解排洪沟的设计与计算 熟悉城市污水回用系统及其组成 了解合流制管渠系统的使用条件、布置特点、设计流量计算及城市旧 合流制系统的改造方法 掌握排水管渠的断面、材料、接口和基础 熟悉排水管渠系统上的构筑物 了解排水管渠系统的管理和养护 2．2城市污水处理 了解污水的性质、污染指标和水体污染及危害 熟悉城市污水处理的基本方法与系统设计 熟悉污水物理处理设施类型及构造特点 掌握曝气沉砂池、辐流沉淀池的设计与计算 熟悉污水的活性污泥法处理原理和主要设计参数 熟悉污水的生物膜法处理原理与工艺 了解污水的厌氧生物处理原理 掌握常用城市污水生物处理工艺的原理和应用 了解污水的深度处理和回用技术 熟悉城市污水处理厂的设计及运行过程的监测 2．3工业废水处理 了解工业废水的分类及排放要求 熟悉常用王业废水的物化处理的原理和应用 2．4污泥处理了解污泥的分类、性质 熟悉污泥的浓缩方法 熟悉污泥厌氧消化的机理和影响因素 熟悉污泥厌氧消化池的构造与设计 掌握污泥的脱水方法 了解污泥的最终处置方式 3．建筑给水排水工程 3．1建筑给水 了解水质标准 掌握水质防护措施 熟悉给水系统的组成及管材、管件、设备、附件的选用 掌握用水量、设计秒流量和管网水力计算 熟悉节水措施 掌握建筑内部给水分区的原则及措施 3．2建筑消防 了解防火规范中建筑物的分类及消防的相应规定 掌握水消防系统的组成和使用 掌握消火栓及自动喷水灭火系统喷头的布置原则 掌握消防用水量及消防给水系统的水力计算 了解建筑灭火器及其他非水消防系统的应用 3．3建筑排水 了解排水系统的组成及管材、管件、设备、附件的选用 熟悉水封及透气管的作用，掌握通气管的设计方法 掌握排水量、设计秒流量和排水管网的水力计算 熟悉屋面雨水排水方式及雨水管的设计要求 熟悉污水、废水局部处理设施的设计 3．4建筑热水 熟悉热水和饮用水系统的组成及管材、管件、设备、附件的选用 了解热水供应系统对水质、水温的要求及热水供应系统的安全措施掌握热水量、耗热量的计算及一般水加热、贮热设备的选用 掌握热水供应系统与冷水系统供水压力平衡及热水循环管网的计算 熟悉饮水供应系统中开水与饮用净水的制备方法及保证饮用水水质的 技术措施 3．5建筑中水 熟悉建筑中水处理工艺及中水水量平衡计算 3．6室内游泳池了解室内游泳池的一般规定和水处理工艺专业考试科目、题量、分值、时间分配及题型特点专业考试时间分配及试题分值 全国勘察设计注册公用设备工程师(给水排水)执业资格考试专业考试分为两天，第一天为专业知识考试，第二天为专业案例考试，考试时间每天上、下午各3小时。第一天为专业知识概念性考题100道题，上、下午各50道题，每道题分值1分，合计分值100分。第二天为案例分析题50道题，上、下午各25道题，每道题分值2分，合计分值100分。题型特点 考题由概念题(含综合概念题)和案例分析题(含计算题、连锁计算题)组成。连锁计算题中各小题的计算结果一般不株连。

花儿，草儿，树儿要用光来做光合运动，没有光他就没了生机

一、德布罗意的科学地位法国著名理论物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，物质波理论的创立者，量子力学的奠基人之一。二、德布罗意的科学贡献德布罗意之前，人们对自然界的认识，只局限于两种基本的物质类型：实物和场。前者由原子、电子等粒子构成，光则属于后者。但是，许多实验结果之间出现了难以解释的矛盾。物理学家们相信，这些表面上的矛盾，势必有其深刻的根源。1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子建立起来的两个关系式 会不会也适用于实物粒子。如果成立的话，实物粒子也同样具有波动性。为了证实这一设想，1923年，德布罗意又提出了作电子衍射实验的设想。1924年，又提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。1927年，戴维孙和革末用实验证实了电子具有波动性，不久，.汤姆孙与戴维孙完成了电子在晶体上的衍射实验。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。德布罗意的设想最终都得到了完全的证实。这些实物所具有的波动称为德布罗意波，即物质波。三、德布罗意的科学荣誉由于德布罗意的杰出贡献，他获得了很多的荣誉。1929年获法国科学院享利。彭加勒奖章，同年又获诺贝尔物理学奖。1932年，获摩纳哥阿尔伯特一世奖，1952年联合国教科文组织授予他一级卡琳加奖，1956年获法国家科学研究中心的金质奖章。德布罗意于1933年当选为法国科学院院士，1942年以后任数学科学常务秘书。他还是华沙大学、雅典大学等六所著名大学的荣誉博士，是欧、美、印度等18个科学院院士。四、德布罗意的生平1892年8月15日出生于下塞纳，1910年获巴黎大学文学学士学位，1913年又获理学士学位，1924年获巴黎大学博士学位，在博士论文中首次提出了"物质波"概念。1929年获诺贝尔物理学奖。1932年任巴黎大学理论物理学教授，1933年被选为法国科学院院士。1987年逝世。�五、德布罗意的科学生涯德布罗意1892年8月15日出生于法国塞纳河畔的蒂厄浦，是法国一贵族家庭的次子。德布罗意家族自17世纪以来在法国军队、政治、外交方面颇具盛名。祖父J。V。A德布罗意（1821～1901）是法国著名政治家和国务活动家，1871年当选为法国国民议会下院议员，同年担任法国驻英国大使，后来还担任过法国总理和外交部长等职务。德布罗意从18岁开始在巴黎大学学习理论物理，但是因为打算沿其家族传统，以后从事外交活动，他也学习历史，并且于1909年获得历史学位。由于他哥哥（M。德布罗意）是一位实验物理学家，拥有设备精良的私人实验室，从事物理实验研究。因而德布罗意在学习历史的二象性。人类对自然的认识由浅入深、由片面到全面、由现象到本质不断深化。对光本性的认识同时，受到他哥哥的影响，参与一些物理研究工作。从他哥哥那里德布罗意了解到普朗克和爱因斯坦关于量子方面的工作，这些引起了他对物理学的极大兴趣。经过一翻思想斗争之后，德布罗意终于放弃了已决定的研究法国历史的计划，选择了物理学的研究道路，并且希望通过物理学研究获得博士学位。第一次世界大战期间，德布罗意在军队服役，被分配到无线电台工作，中断了他的理论物理研究。1919年，德布罗意重新回到他哥哥的实验室研究X射线，在这里，他不仅获得了许多原子结构的知识，而且接触到X射线时而象波、时而象粒子的奇特性质。德布罗意曾经与其兄就X射线的性质进行了长时间的讨论，他对其兄及其同事们的实验工作发生了浓厚的兴趣。为了对这些现象做出理论解释，1920年，德布罗意重新开始研究理论物理，特别是关于量子问题，他的研究终于取得了可喜成果。1923年9月和10月，德布罗意发表了三篇关于物质波的论文，创立了物质波理论。之后，他投人博士论文的写作，1924年11月他以题为《量子理论的研究》的论文通过博士论文答辩，获得博士学位。在这篇论文中，包括了德布罗意近两年取得的一系列重要研究成果，全面论述了物质波理论及其应用。德布罗意获得博士学位后，继续留在巴黎大学，他又发表了有关波动力学的有创造性的研究成果，同时担任教学任务。德布罗意在神也是沿着这个认识规律发展的。在认识发展中，物质生产水平、实验条件起了决定性的作用，同时促进人类认识水平的不断提高。学院担任了两年义务讲座后，1928年被聘为新建立的巴黎大学享利·彭加勒学院理论物理教授，他担任这一职务从事教学工作一直到1962年退休。1945年以后，他还担任法国原子能委员会顾问。1930年到1950年间，德布罗意的研究工作主要是波动力学的推广，他的研究取得了许多成果，发表了大量评论和论文。1951年以后的一段时间，德布罗意研究粒子和波之间的关系，目的是通过研究用经典的空间和时间概念对波动力学作出因果解释。此时重新研究他于1927年提出的引导波理论，但不久他就放弃这方面的工作，回到了以前的研究领域，探索微观现象产生的原因和决定论的科学哲学观点，用波动力学的观点探讨热力学和分子生物学。德布罗意一生的研究成果颇丰，他的著作就达25本之多。由于德布罗意的杰出贡献，他获得了很多的荣誉。1929年获法国科学院享利。彭加勒奖章，同年又获诺贝尔物理学奖。1932年，获摩纳哥阿尔伯特一世奖，1952年联合国教科文组织授予他一级卡琳加奖，1956年获法国家科学研究中心的金质奖章。德布罗意于1933年当选为法国科学院院士，1942年以后任数学科学常务秘书。他还是华沙大学、雅典大学等六所著名大学的荣誉博士，是欧、美、印度等18个科学院院士。六、物质波理论的形成德布罗意开始研究物理学时，适逢现代物理学发生深刻革命的时期。1900年，普朗克研究黑体辐射时假定谐振子取分立的能量，提出量子的概念，由此出发，他推导出能够描述黑体辐射规律的普朗克黑体辐射公式。但是，人们并没有认识能量子的重要性，只把能量子看作仅仅是在支配物质和辐射相互作用过程中是合适的，频率为V的物质振子仅仅以hV的倍数发射或吸收能量。直到1905年，量子概念才发生了重要发展。1905年，爱因斯坦发表了题为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文，文中通过对黑体辐射的研究和论证，得到并提出了光量子的概念，并用它成功地解释了光电效应。这一工作的意义之一在于，光量子的概念是在分析和研究黑体辐射基础上得到的，表明量子概念具有比较普遍的意义。爱因斯坦认为：密度小的单色辐射，从其热现象方面的行为看，仿佛是由一些独立的能量所组成。本世纪初期，人们通过对X射线的研究认识到，X射线具有时而象波、时而象粒子的奇特性质。1913年，玻尔提出原子中的电子运动的量子化条件，原子中的电子只有可能进行某些运动，成功地解释了氢原子光谱。玻尔的量子化条件没有理论基础，是人为规定的。1919－1922年，法国物理学家布里渊提出了一个解释玻尔基于化条件的理论。布里渊把电子和波作为一个整体进行研究，设想在原子核周围存在着一层以太，电子在其中运动掀起波，这些波相互干涉在原子核周围形成驻波。这些研究成果，尤其是布里渊的理论对德布罗意提出物质被思想产生巨大影响。德布罗意重新开始研究理论物理，物理学面临着的主要困难是：对于光需要有微粒说和波动说两种理论；确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，这些都是当时人们无法理解的事实。德布罗意首先考察光量子理论和玻尔的量子化条件。确定光微粒能量的表达式是W＝hv，这个公式中包含着频率v，而纯粹的粒子理论不包含频率的因素；确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，而物理学中涉及到整数的只是干涉现象和本征振动现象。这些结果使德布罗意想到，对于光需要同时引进粒子的概念和周期的概念；对于电子不能简单地用微粒来描述电子本身，还必须赋予它们周期的概念。于是，德布罗意形成了指导他进行研究的全部概念：在所有情况下，都必须假设微粒伴随着波而存在，他的首要目的就是建立微粒的运动和缔合波的传播之间的对应关系。1923年夏末，德布罗意已开始形成他的相波（后来他称为相位波）概念，9月10日，他发表了关于物质波理论的第一篇论文——《波和量子》，文中提出的思想可以被看作是波动力学理论的开端。两个星期后，德布罗意又发表了《光量子、衍射和干涉》的论文，明确提出相干波的概念。文中明确指出：要描述一个动点的运动，观察者必须将这一运动与一个非物质的、在同一方向上传播的正弦波联系起来。在观察者看来，这一波的频率等于上述动点的总能量除以普朗克常量h。同年10月8日，德布罗意发表关于物质波理论的第三篇论文《量子、气体运动理论以及费马原理》。文中阐述了波与粒子的对应关系，他假定与任何粒子相联系的相波，在空间任何点与粒子同相位。相波的频率与速度由粒子的能量和速度所决定。德布罗意的这三篇论文是物质波理论奠基工作的开端。继这三篇论文之后，德布罗意着手撰写他的博士论文《量子理论的研究》。1924年11月，德布罗意通过论文答辩，获博士学位。他的博士论文包括了近两年研究的一些成果，比较系统地论述了物质波理论，得到物质波的一些重要结果。德布罗意认为，任何运动着的物体都伴随着一种波动，而且不可能将物体的运动和波的传播分开，这种波称为相位波。存在相位波是物体的能量和动量同时满足量子条件和相对论关系的必然结果。德布罗意考虑静止质量为外、相对于静止观察者的速度为的粒子，他假设粒子是周期性内在现象的活动中心，它的频率 ， 是普朗克常数， 是粒子的内在能量。以狭义相对论原理和严格的量子关系式为基础，L。德布罗意通过严格论征得到：相位波的波长是，是普朗克常数， 是相对论动量，这就是著名的德布罗意波长与动量的关系。此外，德布罗意把相位波的相速度 和群速度（能量传递的速度）联系起来，证明了波的群速度等于粒子速度，确定了群速度与粒子速度的等同性。他的这些研究成果形成了比较完整的物质波理论。七、物质波理论的实验验证德布罗意撰写论文时，他的哥哥（M.德布罗意）建议他的论文应包括实验部分，可是他没有采纳这个建议。他的物质波理论是在没有得到任何已知事实支持的情况下提出来的，这就使得答辩委员会对物质波的真实性存在疑虑，答辩委员会主席佩兰就提出了物质波如何用实验来证实的问题。对佩兰的提问，德布罗意回答：用晶体对电子的衍射实验验证物质波的存在是可能的。他的这个思想是早已形成的，他曾在1923年9月24日《光量子、衍射和干涉》一文中指出：从很小的孔穿过的电子束，可能产生衍射现象，这也许会成为在实验上验证物质具有波粒二象性的方法。他还曾向他哥哥的同事道维里叶提出做电子的衍射实验，后者因忙于电视实验而将其搁置。物理学的发展需要理论的和实验的两只脚向前迈进，现在理论这只脚已经先向前迈进了一步，这就给实验提出了研究课题。物质波理论提出后，如何从实验上证实物质波存在就成了人们关注的一个热点。 按照德布罗意理论，经过几千伏加速电压的电子束，其波长数量级为10-10米，这与X射线的波长是同一个数量级，因而可以用晶体对电子的衍射实验验证物质波。德布罗意的理论一传到美国，就在纽约开始了显示电子衍射的实验。尽管这个实验开始并不是为验证波动理论而做的，但是到了1926年，这项工作的目的已经转变为验证物质波理论。1927年初，戴维森和革末通过实验发现，在镍晶体对电子的衍射实验中，有19个事例可以用来验证波长和动量之间的关系，而且每次都在测量精确度范围内证明了德布罗意公式的正确性。戴维森实验所用电子束的电子能量很低，仅有50－600电子伏特。同年.汤姆逊用较高能量的电子做了晶体对电子束衍射的实验，他让电子能量为1000－8000电子伏特的电子束垂直射入赛玛哈、金、铂或铝等薄膜上，观测产生的衍射图样。实验观测和由德布罗意理论得到的结果非常一致，这充分证明了电子具有波动性，再一次用无可辨驳的事实向人们展示了德布罗意理论是正确的。以后，人们通过实验又观察到原子、分子……等微观粒子都具有波动性。实验证明了物质具有波粒二象性，不仅使人们认识到德布罗意的物质波理论是正确的，而且为物质波理论奠定了坚实基础。其英文名称为：De Broglie Waves