德布罗意波实物粒子的二象性.ppt

1、15.6 实物粒子的波动性,表示粒子特性的物理量,波长、频率是表示波动性的物理量,表示光子不仅具有波动性，同时也具有粒子性，即具有波粒二象性。,光子是一种基本粒子，在真空中以光速运动,一.光的波粒二象性,光具有波粒二象性，那么实物粒子是否也应具有波粒二象性？或实物粒子具有波动性吗？,德布罗意（L.V. de Broglie 1892-1986，法国 ）从光具有波粒二象性出发，认为实物粒子也应具有波动性。,1924年，德布罗意提出了物质波的假设： 任何运动的粒子皆伴随着一个波，粒子的运动和波的传播不能相互分离。,二.德布罗意波(物质波),运动的实物粒子的能量E、动量p与它相关联的波的频率 和波长

2、之间满足如下关系：,表示自由粒子的平面波称为德布罗意波(或物质波),这种波既不是机械波也不是电磁波,注意,粒子性,波动性,德布罗意公式,例1 估算: m=1g，v=1 cm/s的实物粒子的波长,粒子对应的波长太小，波动性无法表现出来！,那什么粒子的波动性比较容易表现出来呢？,质量比较小的粒子，动量比较小。,(1) 自由粒子速度较小时(无需考虑相对论）,例如：电子经加速电势差 U加速后,电子的德布罗意波长为,此波长的数量级与 X 射线波长的数量级相当.,(3.1) 1927年戴维孙和革末用加速后的电子投射到晶体上进行电子衍射实验。,电子束在晶体表面上散射后进入电子探测器，其电流强度由电流计G测出

3、,实验发现 不变，改变电压，电流随电压的变化出现极大值要解释这种现象，必须承认电子有波动性,三.德布罗意波的实验证明,7,1 戴维孙 - 革末电子衍射实验（1927年）,8,电子束在单晶晶体上反射的实验结果符合X射线衍射中的布拉格公式.,相邻晶面电子束反射射线干涉加强条件:,衍射最大值：,电子的波长：,若固定 角，改变加速电压，发现电流随着电压的增大出现振荡，出现多个极值,这就验证了电子运动具有波动性,10,L.V.德布罗意 电子波动性的理论研究(1924年）,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（1927年）,1937诺贝尔物理学奖,2 G . P . 汤

4、姆孙电子衍射实验 ( 1927年 ),电子束穿越多晶薄片时出现类似X射线在多晶上衍射的图样.,1937年 戴维逊 与 G.P.汤姆逊获诺贝尔物理奖。,13,四 应用举例,1932年鲁斯卡成功研制了电子显微镜 ；,1981年宾尼希和罗雷尔制成了扫描隧穿显微镜.,14,经典粒子 不被分割的整体，有确定位置和运动轨道 .,经典的波 某种实际的物理量的空间分布作周期性的变化，波具有相干叠加性 .,二 象 性 要求将波和粒子两种对立的属性统一到同一物体上 .,五 德布罗意波的统计解释,15,单个粒子在何处出现具有偶然性；大量粒子在某处出现的多少具有规律性. 粒子在各处出现的概率不同.,1 从粒子性方面解释,电子束,狭缝,电子的单缝衍射,16,电子密集处，波的强度大；电子稀疏处，波的强度小.,2 从波动性方面解释,电子束,狭缝,电子的单缝衍射,17,在某处德布罗意波的强度与粒子在该处附近出现的概率成正比 .,3 结论(统计解释),1926 年玻恩提出，德布罗意波为概率波.,18,本章目录,选择进入下一节：,15-4 氢原子的玻尔理论,*15-5