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粒子的波动性新课标高中物理选修3-5

德布罗意波波粒二象性1、德布罗意波（物质波）德布罗意：法国著名理论物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，物质波理论的创立者，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”

De.Broglie

：1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。光的波粒二象性光子的能量E=mc2=hv

光子的动量l=u=hmp一：光波具有粒子性思考：能量E、动量p都是粒子的特征，实物粒子是否具有波的特征呢？二：粒子的波动性德布罗意的假设：实物粒子也具有波动性

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。

能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为

的波相联系，并遵从以下关系：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。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。

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ν和波长λ所描述的波动性。德布罗意关系例如：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：又如：电子m=9.1

10-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：太小测不到！X射线波段德布罗意的假设符合实际吗？2、戴维逊－革末实验

1927年，Davisson和Germer

进行了电子衍射实验。（该实验荣获1937年Nobel物理学奖）戴维逊--革末实验电子衍射实验

电子束垂直入射到镍单晶的水平面上，在θ=50°

散射方向上探测到一个强度极大。（可用晶体对X射线的衍射方法来分析）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类似的实验：

1927年，汤姆逊电子衍射实验

1960年，C.Jonson的电子双缝干涉实验

后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。

德

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