1865年，麦克斯韦在总结了从库伦、安培到法拉第等人的电磁说成就的基础上，提出了“漩涡电场”和“位移电流”两个基本假设，把电磁现象的规律概括成一方程组，即麦克斯韦方程组，并由此预言了电磁波的存在。在麦克斯韦理论中，电磁波的传播速度等于电荷量的电磁单位与静电单位之比。1856年韦伯和柯尔劳斯测定出此比值为310740000 ，与1849年菲佐、1851年傅科所测定的真空中的光速 惊人的接近，据此，麦克斯韦认为光是电磁波。
1888年赫兹用谐振回路产生了电磁波，并在与之相分离的回路中接收到电磁波，由此证实了电磁振荡在空间的传播，即电磁波的存在。赫兹利用自己创制的设备进行了许多实验，证明电磁波和光一样，能产生折射、反射、干涉、衍射和偏振现象。赫兹实验的结果不仅使得麦克斯韦电磁场理论得到证明，也使得光是电磁波的猜想得到证明。至此，光的电磁波理论将光的波动理论推上了一个新的阶段。
戴维森低速电子衍射实验
最早直接证实实物粒子具有波粒二象性的是G.J.戴维森，L.H.革末和G.P.汤姆孙。1924年德布罗意在博士论文答辩指出，可以从晶体衍射实验中检测到物质波。然而在1927年，戴维森和革末的电子衍射实验成功证实了德布罗意物质波的假设。
戴维森与革末的实验装置设置非常巧妙（详见图4-1、图4-2），被密封在玻璃泡里的整套实验设备，利用反复烘烤与去气的手段使装置的真空度达10-8mmHg。用石英绝缘的双层电子收集器收集到的散射电子送到电流计测量，收集器加有反向电压，以阻止经过非弹性碰撞的电子进入收集器；收集器可沿轨道转动，使散射角在20°—90°的范围内改变。
实验样品采用经过研磨、腐蚀的镍单晶体，取点阵最为密集的方向(111)面正对电子束。晶体被安装在可以随便改变方位、沿入射束方向的轴上，如图4-3所示。散射电流由方位、轰击电压、散射角和轰击电流决定。实验主要研究散射电流跟方位、轰击电压、散射角的关系，因为散射电流和轰击电流存在正比关系。在大量的实验测试后，他们将测试得到的几十组曲线综合起来，并得出这些曲线就是电子束打到镍晶体发生的衍射现象的结论。在进一步的定量比较中发现，不同的加速电压，对应的电子束最大值的散射角，和理论值总有偏差。但是如果拿理论值乘0.7，与实验得到的电子衍射角基本相符，这是由于电子在晶体中的折射率不同所致。戴维森与革末的实验最早直接证实了实物粒子具有波粒二象性。
图4-1 戴维森电子衍射实验装置原理图之一
图4-2 戴维森电子衍射实验装置原理图之二
图4-3 低能电子束射向镍晶体（111）面
汤姆生的高速电子散射实验
G．P．汤姆生的高速电子衍射实验，得到了清晰的同心衍射环，更直接验证了电子的衍射现象。
汤姆生衍射实验特点是对电子束加压，高达上万伏的电压给电子加速，电子所获得的能量高达10～40keV。由于电子速度大和具有的高能量，因此电子有可能将金属薄箔穿透，直接产生衍射花纹。戴维森电子衍射实验需要靠反射的方法逐点进行观测，但是汤姆生的电子衍射实验则不需要逐点观测，衍射物质可以用多晶体代替单晶体。多晶体材料可从各方向同时观察到衍射，衍射花纹由清晰的同心圆环组成。
图4-4 汤姆生的电子衍射实验原理
图4-5 汤姆生的电子衍射实验装置
在戴维森等科学家对电子的波粒二象性进行实验验证的同一时期，1930年，艾斯特曼和斯忒恩用氦原子或氢分子重复了戴维逊—革末的电子束实验，他用氦原子或氢分子束入射到氟化锂单晶上，实验测得氦原子波的波长和理论值的波长误差在1%﹣2%以内，随后中子的波动性也得到了验证。
7.3关于光的本性——“非波非粒，亦波亦粒”
光由微粒组成，这一观点在物理学中已经定型。但是，量子惠勒延迟选择实验研究关于光的本性问题，又有了一个全新的认识，即光“非波非粒，亦波亦粒”[1]。
经典惠勒延迟选择实验表明，虽然光同时具备波动性和粒子性，但两者不能同时表现出来。2012年，中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传峰研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验，制备出粒子和波的叠加态，重新定义波粒二象性的概念[11]。在量子惠勒延迟选择实验中，李传峰研究组引入一个量子态直接用于控制探测装置（实验装置详见图7-1），使探测装置可以处在探测波动性与探测粒子性两种相互排斥的状态的量子叠加上[12]。李传峰实验组用量子控制的手段，设计了量子分束器。他们设计的这种量子分束器可以处在有分束器和没有分束器两个不同装置的叠加状态。他们将量子分束器应用到惠勒延迟实验，利用自组织量子点产生的具有确定性的单光子源作为光源，实现了量子惠勒延迟选择实验[12]。
实验结果表明，光子的粒子性和波动性之间的存在干涉，光子处在波动态和粒子态的叠加态。光子是有自由意志的粒子这一假设被量子惠勒延迟选择实验的完成所排除了，隐变量的量子理论也被推翻了。量子惠勒延迟选择实验首次观察到波和粒子的叠加。当光子处于波-粒叠加态的时候，显现的干涉条纹，不像是处于波动态时那样呈现正弦波形的干涉条纹或者是像粒子态一样没有出现干涉条纹，而是呈现了一种“非波非粒，亦波亦粒”[12]的干涉条纹（详见图7-2）。由这样的实验结果，让我们对光又有了进一步的认识，即可以说光既不是波也不是粒子，但同时又是波又是粒子。这是对光的本质的一种新生的解释，人们可能暂时还无法理解光的这种特性。量子惠勒延迟选择实验的实验结果，历史上第一次从实验上对波尔的互补原理提出了质疑。
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