粒子波概率波优秀课件.ppt

粒子波概率波第1页，本讲稿共15页光的波粒二象性光的波粒二象性光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。振现象。光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。普顿效应。光子能量和动量为光子能量和动量为第2页，本讲稿共15页光(波)具有粒子性一.德布罗意假设 那么实物粒子也应具有波动性。实物粒子具有波动性吗?L.V.de Broglie（法，18921986）从自然界的对称性出发，认为：既然光(波)具有粒子性1924.11.29德布洛意把题为“量子理论的研究”的博士论文提交巴黎大学。实物粒子的波动性第3页，本讲稿共15页与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波，一个能量为E、动量为 p 的实物粒子同时具有波动性，他在论文中指出：关系与光子一样：它的波长、频率 和 E、p的 爱因斯坦 德布罗意关系式 德布罗意波长（de Broglie wavelength）第4页，本讲稿共15页 朗之万把德布洛意的文章寄给爱因斯坦，爱因斯坦称赞说：“揭开了自然界巨大帷幕的一角”“瞧瞧吧，看来疯狂，可真是站得住脚呢”论文获得了评委会的高度评价。第5页，本讲稿共15页 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。屏屏 P P多晶多晶薄膜薄膜高压高压栅极栅极阴极阴极1.电子衍射实验电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。13粒子波动性的验证第6页，本讲稿共15页第四节、概率波第四节、概率波第7页，本讲稿共15页波的分类按本质分：按本质分：1、机械波、机械波-质点的振动引起质点的振动引起2、电磁波、电磁波-电场、磁场的振动引起电场、磁场的振动引起3、物质波、物质波-粒子本身的波动粒子本身的波动第8页，本讲稿共15页经典粒子和经典的波一、经典粒子一、经典粒子:模型：质点模型：质点描述的物理量：速度、加速度、位移等描述的物理量：速度、加速度、位移等例：例：x=vx=v0 0t+1/2att+1/2at2 2遵守牛顿运动学规律，具有确定的轨迹和位置遵守牛顿运动学规律，具有确定的轨迹和位置二、经典的波：二、经典的波：例：机械波，电磁波中的无线电波等例：机械波，电磁波中的无线电波等描述的物理量：频率、周期、波长。描述的物理量：频率、周期、波长。第9页，本讲稿共15页 在在经典物理观念经典物理观念中，物质要么具有粒中，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，子性，要么具有波动性，粒子性和波动性粒子性和波动性是是矛盾的矛盾的 但为何光和电子、质子等微观的粒子能集但为何光和电子、质子等微观的粒子能集波动和粒子性于一身呢？波动和粒子性于一身呢？第10页，本讲稿共15页按照光子的模型：按照光子的模型：1每个相同频率的光子都带有相同的一份能量每个相同频率的光子都带有相同的一份能量2、光的强弱对应于光子的数目、光的强弱对应于光子的数目3、明纹处光子数多，暗纹处光子的数目少、明纹处光子数多，暗纹处光子的数目少第11页，本讲稿共15页是不是光子是不是光子(电子等电子等)之间的相互作用之间的相互作用使它表现为波动性呢？还是使它表现为波动性呢？还是本身就具本身就具有的有的呢？呢？第12页，本讲稿共15页2.一个一个电子依次入射双缝的干涉实验：一个一个电子依次入射双缝的干涉实验：7个电子个电子100个电子个电子30002000070000第13页，本讲稿共15页试验结果表明：单个光子试验结果表明：单个光子(电子电子)的落点不可的落点不可预知，但是长时间曝光仍能得到干涉图样，预知，但是长时间曝光仍能得到干涉图样，可见光可见光的波动的波动不是光子不是光子(电子电子)之间的相互作之间的相互作用引起的，而是用引起的，而是光子本身的固有性质光子本身的固有性质 1926德国物理学家玻恩指出：虽然德国物理学家玻恩指出：虽然不能不能肯定肯定某个光子某个光子落在哪一点落在哪一点，但，但光子光子落在各点落在各点的的概率是不一样概率是不一样的。光子的。光子落在明条纹落在明条纹的的概率概率大大，落到，落到暗条纹的概率小暗条纹的概率小。第14页，本讲稿共15页 可见光波和电子的德布罗意波都是概可见光波和电子的德布罗意波都是概率波。率波。1 1、单个粒子、单个粒子(光子）不一定沿直线光子）不一定沿直线“运动运动”，说明粒子具有波动性。，说明粒子具有波动性。所以光的直线传播只是宏观上近似规所以光的直线传播只是宏观上近似规律律、少量粒子、少量粒子(光子）产生的效果往往显示光子）产生的效果往往显示粒子性（一份一份），大量粒子（光子）粒子性（一份一份），大量粒子（光子）产生的效果往往显示波动性产生的效果往往显示波动性微观世界粒子性和波动性是统一第15页，本讲稿共15页