德布罗意波实物粒子的二象性.ppt

15 6实物粒子的波动性 表示粒子特性的物理量 波长 频率是表示波动性的物理量 表示光子不仅具有波动性 同时也具有粒子性 即具有波粒二象性 光子是一种基本粒子 在真空中以光速运动 一 光的波粒二象性 光具有波粒二象性 那么实物粒子是否也应具有波粒二象性 或实物粒子具有波动性吗 德布罗意 L V deBroglie1892 1986 法国 从光具有波粒二象性出发 认为实物粒子也应具有波动性 1924年 德布罗意提出了物质波的假设 任何运动的粒子皆伴随着一个波 粒子的运动和波的传播不能相互分离 二 德布罗意波 物质波 运动的实物粒子的能量E 动量p与它相关联的波的频率 和波长 之间满足如下关系 表示自由粒子的平面波称为德布罗意波 或物质波 这种波既不是机械波也不是电磁波 注意 粒子性 波动性 德布罗意公式 例1 估算 m 1g v 1cm s的实物粒子的波长 粒子对应的波长太小 波动性无法表现出来 那什么粒子的波动性比较容易表现出来呢 质量比较小的粒子 动量比较小 1 自由粒子速度较小时 无需考虑相对论 例如 电子经加速电势差U加速后 电子的德布罗意波长为 此波长的数量级与X射线波长的数量级相当 3 1 1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验 电子束在晶体表面上散射后进入电子探测器 其电流强度由电流计G测出 实验发现不变 改变电压 电流随电压的变化出现极大值 要解释这种现象 必须承认电子有波动性 三 德布罗意波的实验证明 7 1戴维孙 革末电子衍射实验 1927年 8 电子束在单晶晶体上反射的实验结果符合X射线衍射中的布拉格公式 相邻晶面电子束反射射线干涉加强条件 衍射最大值 电子的波长 若固定 角 改变加速电压 发现电流随着电压的增大出现振荡 出现多个极值 这就验证了电子运动具有波动性 10 L V 德布罗意电子波动性的理论研究 1924年 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 1927年 1937诺贝尔物理学奖 2G P 汤姆孙电子衍射实验 1927年 电子束穿越多晶薄片时出现类似X射线在多晶上衍射的图样 1937年戴维逊与G P 汤姆逊获诺贝尔物理奖 13 四应用举例 1932年鲁斯卡成功研制了电子显微镜 1981年宾尼希和罗雷尔制成了扫描隧穿显微镜 14 经典粒子不被分割的整体 有确定位置和运动轨道 经典的波某种实际的物理量的空间分布作周期性的变化 波具有相干叠加性 二象性要求将波和粒子两种对立的属性统一到同一物体上 五德布罗意波的统计解释 15 单个粒子在何处出现具有偶然性 大量粒子在某处出现的多少具有规律性 粒子在各处出现的概率不同 1从粒子性方面解释 电子束 狭缝 电子的单缝衍射 16 电子密集处 波的强度大 电子稀疏处 波的强度小 2从波动性方面解释 电子束 狭缝 电子的单缝衍射 17 在某处德布罗意波的强度与粒子在该处附近出现的概率成正比 3结论 统计解释 1926年玻恩提出 德布罗意波为概率波 18 本章目录 选择进入下一节 15 4氢原子的玻尔理论 15