3　粒子的波动性

1、光的粒子性 复习,一、光电效应现象 二、光电效应的规律 三、光电效应的解释 四、爱因斯坦的光电效应方程 五、密立根的贡献 六、康普顿效应 七、光子的能量和动量,第三节 粒子的波动性,光学发展史,粒子性,波动性,具有能量,具有频率,具有动量,具有波长,我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光既具有粒子性，又具有波动性。 (h 架起了粒子性与波动性的桥梁),一、光的波粒二象性,一、光的波粒二象性,我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光具有波粒二象性。 大量光子产生的效果显示波动性；个别光子产 生的效果显示粒子性。 波长长的光波动性明显；波长短的光粒子性明显。 光在空间传播

2、时显示波动性；与物质微粒作用时显 示粒子性。,二、粒子的波粒二象性,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，波动力学创始人，量子力学奠基人之一。,二、粒子的波动性,德布罗意原来学习历史，后改学理论物理。善于用历史的观点，用类比方法分析问题。 1924年，他在博士论文关于量子理论的研究中大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子，质子等。于是他提出实物粒子也具有波动性。,德布罗意，波动力学创始人，量子力学奠基人之一。,

3、二、粒子的波动性,一个质量为 m 的实物粒子以速率 v 运动时,即具有以能量和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率 v 和波长所描述的波动性。 与粒子相联系的波称为德布罗意波或物质波。 德布罗意波长,任何一个物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应。,三、物质波的实验验证,由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。 爱因斯坦却说：“瞧瞧吧，看似疯狂，不过的确站得住脚”。 于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？,三、物质波的实验验证,电子衍射实验 1927年，戴维孙进行了电子衍射实验。电子束在穿过细晶体粉末或薄金

4、属片后，也象X射线一样产生衍射现象。 1927年，汤姆孙令一电子束通过薄铝箔，结果发现，同X射线一样，也能得到清晰的电子衍射图样。 1937诺贝尔物理学奖,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,三、物质波的实验验证,电子衍射实验 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等运动的实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。 一切运动的实物粒子都有波动性,为什么生活中的宏观物体没有显示波动性呢？,例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300m/s 的子弹的德布洛意波长为？ 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所以，宏观物体表现为粒子性。,例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg，求德布罗意波长。 解：电子动能较小，速度较小，用公式求解： 可见，微观粒子的波动性较显著，如电子运动时， 相当于X射线波段。,=1.23,一些粒子的物质波波长,子弹,粒 子,已 知 条 件,物 质 波 波 长,电子显微镜 电子在两个电极间加速，由于电压越高，电子最终获得的动量越大，