3　粒子的波动性

1、第3节：粒子的波动性,第十七章 波粒二象性,有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。” 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ 那么光的本性到底是什么？,新课导入,波动派,1801,托马斯杨 双缝干涉 实验,1814,菲涅耳 单缝衍射实验,赫兹 电磁波实验,康 普 顿效应,牛顿微粒说占主导地位,波动说 渐成真理,光具有 波粒二 象性,粒子派,一、光本质的探索,h架起了粒子性与波动性之间的桥梁,二、光的波粒二象性,粒子性,波动性,波长越大，动量P越小波动性强，粒子性弱 波长越

2、小，动量P越大波动性弱，粒子性强,光的波粒二象性：光既具有波动性又具有粒子性。,比较X射线光子和电子的动量大小? 从中我们能否用 类比思想对电子的属性进行大胆的猜想？,1.一束波长0.3nm的电磁波在真空中传播.（光在真空中传播速度c =3.0108m/s，普朗克常量h=6.62610-34J.S) （1）该电磁波的光子具有多少能量？ （2）计算该光子的动量。 （3）为什么该电磁波光子呈现极小的粒子性？,例题,光子,微观粒子,2.一个电子被100V的电压加速后,（电子质量m=9.1110-31kg， e=1.610-19C） （1）该电子具有多少能量？具有多大的速度？ （2）它的动量多大？,他

3、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？”,德布罗意的物质波,德布罗意(De Broglie)，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。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。,三.物质波的提出,爱因斯坦称赞说：“瞧瞧吧，看似疯狂，可真是站得住脚呢。” “揭开了自然界巨大帷幕的一角。”,1927年C.J.戴维森和 G.P.汤姆孙（J.J.汤姆孙之子）利用电子束穿过

4、晶体做了电子束的衍射实验。因此，共同获1937年诺贝尔物理学奖。 此后，人们相继证实了质子、中子以及原子、分子等都具有波动性。,电子衍射实验,电子衍射图样,四.物质波的实验验证,一个质量为m的实物粒子以某一速率运动时，既具有以能量和动量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。 这种与实物粒子相联系的波叫德布罗意波（物质波）。,五.粒子的波粒二象性,德布罗意波（物质波）的波长,频率,T/年,波动性,粒子性,光和实物粒子都具有波粒二象性。,计算：速度v=300m/s飞行的子弹，质量为m=0.01kg，对应的德布罗意波长为多少？,波长实在太小！ 波动性不明显！,计算：速度v=10m/s跑步的人，质量为m=60kg，对应的德布罗意波长为多少？,结论：宏观物体的质量一般较大，动量较大，对应 波长较小，波动性不明显。,为何看不见，也察觉不到宏观物体的波动性？,五.粒子的波粒二象性的应用,电子显微镜,电子显微镜下的灰尘,一、光本质的探索 二、光的波粒二象性 三、物质波的提出 四、物质波的实验验证：电子衍射实验 五