3　粒子的波动性.ppt

粒子的波动性 光学发展史 光的波粒二象性 1 光的本性 1 大量光子产生的效果显示出波动性 比如干涉 衍射 偏振现象表明光在传播过程中具有波动性 2 个别光子产生的效果往往显示出粒子性 比如光电效应 康普顿效应等光子与电子的作用是一份一份进行的 这些都体现了光的粒子性 3 光既具有波动性又具有粒子性 光具有波粒二象性 1 能量 2 动量 p 2 光子的能量和动量 hv 3 意义能量 和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量波长 和频率v是描述物质的波动性的典型物理量因此 和p 揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系 hv h架起了粒子性与波动性的桥梁 二 粒子的波动性及实验验证 德布罗意波波粒二象性 一 德布罗意的物质波 德布罗意 duedeBroglie 1892 1960 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 1 实验探究思路干涉 衍射是波特有的现象 如果实物粒子具有波动性 则在一定条件下 也应该发生干涉或衍射现象 2 实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验 得到了电子的衍射图样 证实了电子的波动性 2 物质波的实验验证 3 说明 人们陆续证实了质子 中子以及原子 分子的波动性 对于这些粒子 德布罗意给出的v 和 关系同样正确 一切实物粒子都有波动性后来 大量实验都证实了 质子 中子和原子 分子等实物微观粒子都具有波动性 并都满足德布洛意关系 一颗子弹 一个足球有没有波动性呢 质量m 0 01kg 速度v 300m s的子弹的德布洛意波长为计算结果表明 子弹的波长小到实验难以测量的程度 所以 宏观物体只表现出粒子性 3 说明 宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多 运动时的动量很大 对应的德布罗意波的波长很小 根本无法观察到它的波动性 三 对物质波的理解1 一切运动着的物体都具有波动性 宏观物体观察不到其波动性并不否定其波动性 2 德布罗意波是一种概率波 粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配 不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波 3 所有的物质粒子 即光子与实物粒子都具有粒子性 又都具有波动性 与光子对应的波是电磁波 与实物粒子对应的波是物质波 知识小结 光的波粒二象性 光的本性 光子的动量和能量 粒子的波动性 德布罗意波 物质波 物质波的波长和频率 1 下列实验中 能证实光具有粒子性的是 A 光电效应实验B 光的双缝干涉实验C 光的圆孔衍射实验D 泊松亮斑实验 A 2 下列现象能说明光具有波粒二象性的是 A 光的色散和光的干涉B 光的干涉和光的衍射C 光的反射和光电效应D 泊松亮斑和光电效应 D 3 下列关于光的波粒二象性的理解 正确的是 A 大量的光子中有些光子表现出波动性 有些光子表现出粒子性B 光在传播时是波 而与物质相互作用时就转变成粒子C 高频光是粒子 低频光是波D 波粒二象性是光的属性 有时它的波动性显著 有时它的粒子性显著 D 4 人类对光的本性的认识经历了曲折的过程 下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是 A 牛顿的 微粒说 与爱因斯坦的 光子说 本质上是一样的B 光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C 麦克斯韦预言了光是一种电磁波D 光具有波粒二象性 BCD 5 关于物质波 以下说法正确的是 A 任何运动物体都具有波动性B 湖面上形成的水波就是物质波C 通常情况下 质子比电子的波长长D 核外电子绕核运动时 并没有确定的轨道 AD 6 关于物质波 以下说法中正确的是 A 任何一个物体都有一种波与之对应B 抖动细绳一端 绳上的波就是物质波C 动能相等的质子和电子相比 质子的物质波波长短D 宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象 所以