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文档简介
1、17.3 崭新的一页:粒子 的波动性,德布罗意波 波粒二象性,一、德布罗意的物质波,德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960),德布罗意原来学习历史,后来改学理论物理学。他善于用历史的观点,用对比的方法分析问题。 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的研究中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义,誉之为“揭开一幅大幕的一角”。,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。,能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联
2、系,并遵从以下关系:,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。,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 = 300 m/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= 。,【例1】试估算一个中学生
3、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m50kg ,百米跑时速度v7m/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。,【例2】(1)电子动能Ek=100 eV;(2)子弹动量p=6.63106 kg.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。,=1.23,(2)子弹:,h= 6.6310-34,= 1.010-40m,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。,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,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),电子束垂直入射到镍单晶的水平面上,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
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