物理粒子的波动性

物理粒子的波动性第1页，课件共23页，创作于2023年2月一、光的波粒二象性问：光的本质是什么？答：光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。第2页，课件共23页，创作于2023年2月ABS1、孔较大时——屏上出现清晰的光斑2、孔较小时——屏上出现衍射花样圆孔衍射第3页，课件共23页，创作于2023年2月ABS1、孔较大时——屏上出现清晰的光斑2、孔较小时——屏上出现衍射花样圆孔衍射第4页，课件共23页，创作于2023年2月激光束调节狭缝宽窄狭缝像屏

取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，在缝后适当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。调节的狭缝的宽窄，如果能在光屏上观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。第5页，课件共23页，创作于2023年2月第6页，课件共23页，创作于2023年2月第7页，课件共23页，创作于2023年2月不同单色光的双缝图样干涉比较红光蓝光第8页，课件共23页，创作于2023年2月德布罗意(duedeBroglie,1892-1960)

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。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，那末在实物的理论中，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”第9页，课件共23页，创作于2023年2月二、粒子的波动性德布罗意提出：实物粒子也具有波动性。每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，和光子一样，遵从如下关系：这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长称为德布罗意波长。第10页，课件共23页，创作于2023年2月三、物质波的实验验证1927年，Davisson和Thomson进行了电子衍射实验。（该实验荣获1937年Nobel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后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。第11页，课件共23页，创作于2023年2月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。第12页，课件共23页，创作于2023年2月由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=。【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。解：估计一个中学生的质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s，则由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。第13页，课件共23页，创作于2023年2月例题2

(1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量p=6.63×106kg.m.s-1,求德布罗意波长。

解

(1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。=1.23Å(2)子弹:h=6.63×10-34=1.0×10-40m可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。第14页，课件共23页，创作于2023年2月一个质量为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n和波长l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射线波段第15页，课件共23页，创作于2023年2月再见第16页，课件共23页，创作于2023年2月L.V.德布罗意电子波动性的理论研究1929诺贝尔物理学奖第17页，课件共23页，创作于2023年2月C.J.戴维孙通过实验发现晶体对电子的衍射作用1937诺贝尔物理学奖第18页，课件共23页，创作于2023年2月第19页，课件共23页，创作于2023年2月第20页，课件共23页，创作于2023年2月1927年汤姆逊（G·P·Thomson）以600伏慢电子（=0.5Å）射向铝箔，也得到了像X射线衍射一样的衍射，再次发现了电子的波动性。1937年戴维逊与GP汤姆逊共获当年诺贝尔奖（G·P·Thomson为电子发现人J·J·Thmson的儿子）尔后又发现了质子、中子的衍射2）汤姆逊实验第21页，课件共23页，创作于2023年2月汤姆逊电子衍射实验电子束铝箔屏电子枪600eV的电子束穿过铝箔形成的电子衍射花样。第22页，课件共23页，创作于2023年2月3）电子双缝实验1961年琼森（ClausJö