3　粒子的波动性 (10).ppt

光的粒子性复习 一 光电效应现象二 光电效应的规律三 光电效应的解释四 爱因斯坦的光电效应方程五 密立根的贡献六 康普顿效应七 光子的能量和动量 第三节粒子的波动性 楚雄紫溪中学李学有 光学发展史 波粒二象性发展历程 一 波粒二象性发展历程 二 粒子性 波动性 具有能量 具有频率 具有动量 具有波长 我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为 因而认为光既具有粒子性 又具有波动性 h架起了粒子性与波动性的桥梁 一 光的波粒二象性 一 光的波粒二象性 我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为 因而认为光具有波粒二象性 大量光子产生的效果显示波动性 个别光子产生的效果显示粒子性 波长长的光波动性明显 波长短的光粒子性明显 光在空间传播时显示波动性 与物质微粒作用时显示粒子性 二 粒子的波粒二象性 他认为 整个世纪以来 指19世纪 在光学中比起波动的研究方法来 如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话 那么在实物的理论中 是否发生了相反的错误呢 是不是我们把粒子的图象想得太多 而过分忽略了波的图象呢 德布罗意 波动力学创始人 量子力学奠基人之一 二 粒子的波动性 德布罗意原来学习历史 后改学理论物理 善于用历史的观点 用类比方法分析问题 1924年 他在博士论文 关于量子理论的研究 中大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子 如电子 质子等 于是他提出实物粒子也具有波动性 德布罗意 波动力学创始人 量子力学奠基人之一 二 粒子的波动性 一个质量为m的实物粒子以速率v运动时 即具有以能量 和动量p所描述的粒子性 同时也具有以频率v和波长 所描述的波动性 与粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波 德布罗意波长 任何一个物体 小到电子 质子 大到行星 太阳 都有一种波与它对应 三 物质波的实验验证 由于德布罗意博士论文独创性 得到了答辩委员会的高度评价 但是人们总觉得他的想法过于玄妙 无法接受 爱因斯坦却说 瞧瞧吧 看似疯狂 不过的确站得住脚 于是 有人质问 有什么可以验证这一新的观念 三 物质波的实验验证 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 1 电子衍射实验 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 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 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 X射线照在晶体上可以产生衍射 电子打在晶体上也能观察电子衍射 1927年C J 戴维森与G P 革末作电子衍射实验 验证电子具有波动性 1 电子衍射实验1 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶 电子束被散射 其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释 从而验证了物质波的存在 镍单晶 L V 德布罗意电子波动性的理论研究 1929诺贝尔物理学奖 C J 戴维孙通过实验发现晶体对电子的衍射作用 1937诺贝尔物理学奖 X射线经晶体的衍射图 电子射线经晶体的衍射图 三 物质波的实验验证 电子衍射实验后来 大量实验都证实了 质子 中子和原子 分子等运动的实物微观粒子都具有波动性 并都满足德布罗意关系 一切运动的实物粒子都有波动性 为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢 例1 质量m 0 01kg 速度v 300m s的子弹的德布洛意波长为 结果表明 宏观物体 如子弹 的波动性根本测不出来 所以 宏观物体表现为粒子性 例2 电子动能Ek 100eV 质量m 9 1 10 31Kg 求德布罗意波长 解 电子动能较小 速度较小 用公式求解 可见 微观粒子的波动性较显著 如电子运动时 相当于X射线波段 1 23 一些粒子的物质波波长 子弹 粒子 已知条件 物质波波长 电子显微镜电子在两个电极间加速 由