高三物理粒子的波动性

高中物理新人教版

选修３-5系列课件第1页17.3《崭新一页：

粒子波动性》第2页教学目标

1、知识与技能：了解光波粒二象性；了解粒子波动性．2、过程与方法：培养学生观察、分析能力。3、情感态度与价值观：培养学生严谨科学态度，正确地获取知识方法。【重点难点】1、重点：粒子波动性了解2、难点：对德布罗意波试验验证第3页

德布罗意波波粒二象性1、德布罗意波（物质波）

De.Broglie1923年发表了题为“波和粒子”论文，提出了物质波概念。

他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动研究方法来，假如说是过于忽略了粒子研究方法话，那末在实物理论中，是否发生了相反错误呢？是不是我们把粒子图象想得太多，而过分忽略了波图象呢”第4页一、德布罗意物质波德布罗意(duedeBroglie,1892-1960)

德布罗意原来学习历史，以后改学理论物理学。他善于用历史观点，用对比方法分析问题。

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《关于量子理论研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射试验想法。爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想重大意义，誉之为“揭开一幅大幕一角”。法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖取得者，波动力学创始人，量子力学奠基人之一。第5页

能量为E、动量为p粒子与频率为v、波长为

波相联络，并遵从以下关系：E=mc2=hv

这种和实物粒子相联络波称为德布罗意波(物质波或概率波),其波长

称为德布罗意波长。第6页一切实物粒子都有波动性

以后，大量试验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都含有波动性，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子弹德布洛意波长为计算结果表明，子弹波长小到试验难以测量程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。第7页由光波粒二象性思想推广到微观粒子和任何运动着物体上去，得出物质波（德布罗意波）概念：任何一个运动着物体都有一个波与它对应，该波波长λ=。【例1】试估算一个中学生在跑百米时德布罗意波波长。

解：预计一个中学生质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s，则由计算结果看出，宏观物体物质波波长非常小，所以极难表现出其波动性。第8页

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，只有微观粒子波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)波动性根本测不出来。第9页

一个质量为m实物粒子以速率v运动时，即含有以能量E和动量P所描述粒子性，同时也含有以频率n和波长l所描述波动性。德布罗意关系如速度v=5.0102m/s飞行子弹，质量为m=10-2Kg，对应德布罗意波长为：如电子m=9.1

10-31Kg，速度v=5.0107m/s,对应德布罗意波长为：太小测不到！X射线波段第10页2、戴维逊－革末试验1927年，Davisson和Germer

进行了电子衍射试验。

（该试验荣获1937年Nobel物理学奖）戴维逊--革末试验电子衍射试验

电子束垂直入射到镍单晶水平面上，在散射方向上探测到一个强度极大。（可用晶体对X射线衍射方法来分析）第11页L.V.德布罗意电子波动性理论研究1929诺贝尔物理学奖第12页C.J.戴维孙经过试验发觉晶体对电子衍射作用1937诺贝尔物理学奖第13页第14页第15页第16页X射线经晶体衍射图电子射线经晶体衍射图第17页类似试验：

1927年，汤姆逊电子衍射试验

1960年，C.Jonson电子双缝干涉试验

以后试验证实原子、分子、中子等微观粒子也含有波动性。

德布罗意公式成为揭示微观