在微观世界中,波和粒子是统一的 物理学家做了下述实验,在光的双缝干涉实验中,在屏处放上照相底片,并设法减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝
实验结果表明:如果曝光时间不太长,底片上只出现一些无规则分布的点,那些点是光子打在底片上形成的,表现出光的粒子性,这些点的分布是无规则的,可见,光子的运动跟我们研究宏观现象时假设的质点的运动不同没有一定的规律
如果曝光时间足够长,底片上就出现了规则的干涉条纹,就像用强光经短时间曝光后产生的一样
可见,光的波动性是大量光子表现出来的现象
在干涉条纹中那些光波强度大的地方,也就是光子到达机会多的地方,或者说光子到达的几率大的地方光波强度小的地方,是光子到达的机会少的地方,或者说光子到达的几率小的地方
所以可以把光的波动性看做是大量光子运动的规律,同时,从某种意义上说,可以把光的波动性看做是表明大量光子运动的一种概率波
一般来说,大量光子产生的效果往往显示出波动性,个别光子产生的效果往往显示出粒子性
如:无线电波的频率较低,波长较长,这种电磁波的“光子”的能量很低,以频率为 l MHz 的无线电波来说,它的“光子”的能量只有 4x10—9eV
能量这样低,只有非常大量的“光子”才能使接收装置发生反应
所以,这部分电磁波的波动性很容易观察到,但是要观察这部分电磁波的粒子性,觉察个别“光子”的作用,却是非常不容易的
可见光的频率范围大致是 4x1014~8x1014Hz,这种光子的能量大约是几个电子伏,人造的仪器设备既可以比较容易地探测到少数这种光子,也可以比较容易地探测到少数这种光子
因此这种电磁波的波动性和粒子性都能够比较容易地观察到
随着电磁波频率的增大波长越来越短,波动性就越来越不显著,而粒子性却越来越明显了
伦琴射线的光子的能量大约是几千电子伏,γ 射线的光子的能量在几兆电子伏以上,个别 γ 射线光子很容易探测出来,而要看到