粒子的波动性.ppt

粒子的波动性课标要求课标要求 1了解光既具有波动性，又具有粒子性。2知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。3知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。一、德布罗意物质波的假设一、德布罗意物质波的假设1.1.光的波粒二象光的波粒二象性性光具有粒子性，又具有波动性。光具有粒子性，又具有波动性。光子能量和动量为光子能量和动量为 上面两式左边是描写粒子性的上面两式左边是描写粒子性的 E、P；右边是描写右边是描写波动性的波动性的、。将光的粒子性与波动性联系起来。将光的粒子性与波动性联系起来。2、光的波动性与粒子性的统一（1）、大量光子产生的效果显示也波动性，单个波产生的效果显示也粒子性（2）、光子和其它电子等微观粒子一样，具有动量和能量（3）、光在传播时体现出波动性，而在和其它物体作用时体现出量子性（4）、波长长的光波动性强，波长短的光粒子性强3、实物粒子的波动性1923年，德布罗意最早想到了这个问题，年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。不会也适用于实物粒子。一切实物粒子都有具有波粒二象性。一切实物粒子都有具有波粒二象性。实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。实物粒子的波粒二象性的意思是：实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。粒子的特性，又表现出波动的特性。实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波长称为德布罗意波长。长称为德布罗意波长。4.德布罗意关系式德布罗意关系式 德布罗意把爱因斯坦对光的波德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子，粒二象性描述应用到实物粒子，动量为动量为 P 的粒子波长：的粒子波长：德布罗意公式德布罗意公式德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖。设）获得了诺贝尔奖。19241924年法国物理学家德布罗意在他的博士论年法国物理学家德布罗意在他的博士论文中大胆的提出：任何一个运动着的物体，小文中大胆的提出：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应。与它对应。例例1：质量质量 m=50Kg的人，以的人，以 v=15 m/s 的速的速度运动，试求人的德布罗意波波长。度运动，试求人的德布罗意波波长。解：解：上面的结果说明宏观物体的波动性是不显著的，对宏上面的结果说明宏观物体的波动性是不显著的，对宏观物体不必考虑其波动性，只考虑其粒子性即可。观物体不必考虑其波动性，只考虑其粒子性即可。由由代入代入例：例：求静止电子经求静止电子经 15000V 电压加速后的德波电压加速后的德波波长。波长。解：解：静止电子经电压静止电子经电压U加速后的动能加速后的动能 X 射线照在晶体上可以产射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。观察电子衍射。1927年年 C.J.戴维森与戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。验证电子具有波动性。4.4.德布罗意波的实验验证德布罗意波的实验验证1.电子衍射实验电子衍射实验1 戴维逊和革末的实验是戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。而验证了物质波的存在。探测器探测器电子束电子束电子枪电子枪镍单晶镍单晶 1927年年 G.P.汤姆逊汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）汤姆逊之子）也独也独立完成了电子衍射实验。与立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获戴维森共获 1937 年诺年诺贝尔物理学奖。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动画2.电子衍射实验电子衍射实验2电子束在穿过细晶体粉末电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象或薄金属片后，也象X射线射线一样产生衍射现象。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。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。13