3　粒子的波动性 (3)

1、问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？,粒子的波动性,光的本性,T/年,波动性,粒子性,1801,托马斯杨 双缝干涉 实验,1814,菲涅耳 衍射实验,赫兹 电磁波实验,赫兹 发现光电效应,牛顿微粒说占主导地位,波动说 渐成真理,.,动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的.h架起了粒子性和波动性之间的桥梁。,一.光的波粒二象性,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性.,光子的能量,光子的动量,实物粒子有无波动性呢？,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。 他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学上,

2、与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究;而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子方面的图象想得太多，而忽略了波的现象” 他提出假设:实物粒子也具有波动性,德布罗意法国物理学家，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。,二.粒子的波动性,能量为、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：,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。,V =/ h, =h / p,宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性作为微观粒子的电子，

3、其德布罗意波波长为1010m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事,三.物质波的实验验证,实验验证的思路： 光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据。因此，如果电子、质子等实物粒子也真具有波动性，那么它们就应该像光波那样也能发生干涉和衍射。,在伦琴射线的研究中找到突破 ，证实伦琴射线是电磁波，考虑到电子的德布罗意波长与伦琴射线的波长具有相近的数量级，1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体进行了电子束衍射实验，从而证实了电子的波动性说明电子具有波粒二象性他们为此获 1937 年诺贝尔物理学奖。,电子束穿过铝箔后的衍射图像,除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。,子弹:质量为m

4、=10-2Kg,速度v=5.0102m/s，对应的德布罗意波长为：,电子:质量为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！ 宏观物体波动性不明显,X射线波段 微观粒子波动性明显,对德布罗意物质波的理解 1任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故 2德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波 3德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，

5、与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波,1、光学显微镜的原理 使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再次放大后，形成放大的虚象。,科学漫步,2、电子显微镜的原理 电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。,光学显微镜,扫描式电子显微镜,电子显微镜,课堂小结,光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。 光子的能量与动量之间的关系： =h P=h/ 两式的物理量和p描述光的粒子性，和描述光的波动性。,实物粒子也具有波动性 一个能量为E、动

6、量为 p 的实物粒子同时具有波动性，动量为 P 的粒子波长：,频率:,这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。,物质波波长：,为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。,.下列说法正确的是() A有的光是波，有的光是粒子 B光子与电子是同样的一种粒子 C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D射线具有显著的粒子性，不具有波动性,解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确,变式训练2根据物质波理论，以下说法中正

7、确的是() A微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B宏观物体和微观粒子都具有波动性 C宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显,解析：选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确,一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100 V的电场加速试分别计算它们的德布罗意波长其中，电子质量为9.