2021-2022学年高二物理竞赛课件：波粒二象性(共14张PPT).pptx

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1、波粒二象性路易路易.德布罗意德布罗意Louis.V.de Broglie法国人法国人1892 1986提出电子的波动性提出电子的波动性1929年获诺年获诺贝尔物理奖贝尔物理奖电子衍射实验电子衍射实验l戴维孙戴维孙(Davisson)-革末革末(Germer)实验实验(1927)G G Ni 片片（单晶）（单晶）抽真空抽真空U UI I低速电子低速电子在在NiNi单晶单晶上的衍射实验上的衍射实验 电子波长的计算电子波长的计算加速加速电压电压低速低速高速高速电子衍射实验电子衍射实验l戴维孙戴维孙(Davisson)-革末革末(Germer)实验实验(1927)当当满满足足2dsin =n ，n=1

2、,2,3,时时，应应观观察到电流察到电流 I 为极大。为极大。G G Ni 片片（单晶）（单晶）抽真空抽真空U UI IC CCI当当 ，2C,3C时，时，实验观察到实验观察到 I 为极大！为极大！低速电子低速电子在在NiNi单晶单晶上的衍射实验上的衍射实验 lG.P.G.P.汤姆孙汤姆孙（G.P.ThomsonG.P.Thomson）实验实验（19271927）高速电子高速电子通过通过金属多晶金属多晶薄膜的衍射实验薄膜的衍射实验19371937年戴维孙、年戴维孙、G.P.G.P.汤姆孙共获诺贝尔物理奖汤姆孙共获诺贝尔物理奖l约恩孙约恩孙（JonssonJonsson）实验实验（1961196

3、1）电子的单电子的单缝缝、双、双缝缝、三、三缝缝、四缝衍射实验：、四缝衍射实验：质子、中子、原子质子、中子、原子等实物粒子都有衍射现象等实物粒子都有衍射现象。单单 缝缝 双双 缝缝 三三 缝缝 四四 缝缝实物粒子都有波动性，并满足德布罗意关系：实物粒子都有波动性，并满足德布罗意关系：宏观粒子宏观粒子 m 大，大，0，表现不出波动性表现不出波动性例如例如：m =0.01kg v=300m/s 的子弹的子弹 因普朗克常数因普朗克常数h极其微小，极其微小，使得使得宏观物体的波长小到实验宏观物体的波长小到实验难以测量的程难以测量的程度。度。宏观物体只表现出粒子性宏观物体只表现出粒子性波粒二象性是普遍的

4、结论。波粒二象性是普遍的结论。宏观粒子也具有宏观粒子也具有波动性，但其波动性，但其m大，大，0，表现不出波动性。，表现不出波动性。德布罗意关系在宏观物体上德布罗意关系在宏观物体上体体现不出来，但并非不适用。现不出来，但并非不适用。解：解：例例 低速运动的质子低速运动的质子p p和和 粒子粒子,若它们的德布若它们的德布罗意波长相同罗意波长相同,则它们的动量之比则它们的动量之比p pp p:p:p=;动能之比动能之比E Ekpkp:E:Ek k=.例例 中子质量中子质量m=1.67m=1.67 1010-27-27kgkg，当中子的动能等，当中子的动能等于温度为于温度为T=300kT=300k的热

5、平衡中子气体的中子平均动的热平衡中子气体的中子平均动能时，其德布罗意波长为能时，其德布罗意波长为 .解：解：解：解：圆周运动：圆周运动：(A)(A)例例 粒子粒子(电量为电量为2e)2e)在磁感应强度为在磁感应强度为B B的均匀的均匀磁场中沿半径为磁场中沿半径为R R的圆形轨道运动，则的圆形轨道运动，则 粒子的德粒子的德布罗意波长为布罗意波长为(A)h/2eRB (B)h/eRB(A)h/2eRB (B)h/eRB(C)1/2eRBh (D)1/eRBh(C)1/2eRBh (D)1/eRBh 例例 一束动量为一束动量为p p的电子通过缝宽为的电子通过缝宽为a a的狭缝，在的狭缝，在距离狭缝为距离狭缝为R R处放置一荧光屏，则屏上衍射图样处放置一荧光屏，则屏上衍射图样中央最大的宽度为中央最大的宽度为 .a a 1 1p pR R解：解：