17.3崭新的一页：粒子的波动性.ppt

第十七章 波粒二象性 光子的动量和光子能量可以分别表示为： 与 Ｐ与ε是描述粒子性的， λ、ν是描述波动性的， h则是连接粒子和波动的桥梁 复习:光的波粒二象性 　　1924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不会也适用于实物粒子。 一、粒子波动性的假设 光具有粒子性，又具有波动性。 光子能量和动量为 上面两式左边是描写粒子性的 E、P；右边是描写波动性的 ?、?。 将光的粒子性与波动性联系起来。 一切实物粒子都有具有波粒二象性。 实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，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，物质波的波长称为德布罗意波长。 德布罗意关系式 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， 动量为 P 的粒子波长： 德布罗意公式 德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖(1929)。 频率: 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。 1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。 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。 一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率和波长所描述的波动性。 德布罗意关系 如速度v=5.0?102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为： 如电子m=9.1?10-31Kg，速度v=5.0?107m/s, 对应的德布罗意波长为： 太小测不到！ X射线波段 X 射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。 二.德布罗意波的实验验证 1. 电子衍射实验1 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。 探测器 电子束 电子枪 镍单晶 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子.1906） 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 P 多晶薄膜 高压 栅极 阴极 2. 电子衍射实验2 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。 电子衍射图样