光的波粒二象性课件

光子的动量和光子能量可以分别表示为： 与 与是描述粒子性的，、是描述波 动性的，h则是连接粒子和波动的桥梁 复习:光的波粒二象性 崭新的一页: 粒子的波动性 德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大 胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实 物粒子。 一、粒子波动性的假设一、粒子波动性的假设 光具有粒子性，又具有波动性。 光子能量和动量为 上面两式左边是描写粒子性的 E、P；右边是描写 波动性的 、。 将光的粒子性与波动性联系起来。 实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。 一切实物粒子都有具有波粒二象性。 实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。 实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波 长称为德布罗意波长。 德布罗意关系式 德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用 到实物粒子， 动量为 P 的粒子波长： 德布罗意公式 德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假 设）获得了诺贝尔奖。 频率: 德布罗意原来学习历史，后来改学 理论物理学。他善于用历史的观点，用 对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和 波动性统一起来。1924年，在博士论文 关于量子理论的研究中提出德布罗 意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实 验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思 想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的 一角”。 法国物理学家，1929 年诺贝尔物理学奖获 得者，波动力学的创 始人，量子力学的奠 基人之一。 一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能 量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率和波长 所描述的波动性。 德布罗意关系 如速度v=5.0102m/s飞行的子 弹，质量为m=10-2Kg，对应的 德布罗意波长为： 如电子m=9.110-31Kg，速 度v=5.0107m/s, 对应的德 布罗意波长为： 太小测不到！X射线波段 1927年 G.P.汤姆逊（ J.J.汤姆逊之子） 也独立完 成了电子衍射实验。与 C.J. 戴维森共获 1937 年诺贝尔 物理学奖。 屏屏 P P 多晶多晶 薄膜薄膜 高压高压 栅极栅极阴极阴极 2. 电子衍射实验2 电子束在穿过细晶体粉末 或薄金属片后，也象X射线 一样产生衍射现象。 此后，人们相继证实了原子 、分子、中子等都具有波动 性。电子衍射图样 第四节 概率波 玻恩(1882-1970) 一、经典的粒子和经典的波 两种模型： 粒子模型 波动模型 例如：声音的干涉、衍射现象 气体的压强等等 经典物理学中粒子运 动的基本特征：任意 时刻的确定位置和速 度以及时空中的确定 轨道 经典波的特征：频 率、波长即时空的 周期性 思考1:波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常 不同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等 粒子又能集它们于一身呢？ 二、概率波 明纹处到达的光子数多，暗纹到达的光子少 这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出 了波动行，而不是光子本身就具有波动性呢？ 激 光 束像 屏 思考2：一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一 点呢？ 1926年德国物理学家波恩指出：光子落在明处 的概率大，落在暗处的概率小。 光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定 ，所以从光子的概念上看，光波是刻画光子在空 间的概率分布的一种概率波 三、电子干涉