电磁辐射与材料结构.pdf

第一篇 总论 第1章 电磁辐射与材料结构 1.1 电磁辐射与电磁波 1.2 材料结构基础 （1） 1.3 材料结构基础（2 ） 第一节 电磁辐射与物质波 电磁辐射：在空间传播的交变电磁场; 波动方程; 表现：反射、折射、干涉、衍射、偏振等 主要物理参数有：波长(λ )或波数(σ 或K:1/ λ ) 、频率(ν )及相位 (φ )等 波粒二象性 电磁波波动性与微粒性通过下列关系式相联系： 光子能量: E = hν (1-2) 光子动量： p = h/λ (1-3) 微粒性 波动性 -34 式中：h—普朗克常数,h=6.626×10 J·s 射线谱 光学光谱 电磁波谱 波谱 物质波 •1924年，法国物理学家德布罗意(louis •de • broglie)受光的 波粒二象性的启发，提出微观粒子也具有波粒二象性。 • 他说： “整个世纪以来，在光学上，比起波动的研究方法，是过分 忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？ 我们是不是把粒子图象想得太多，而过分地忽略了波的图象？” 他提出：电子、质子、中子、原子、分子、离子 等实物粒子的波 长  = h / p = h / mv(动量) （1-4） 3年之后，（1927年），C.J.Davisson （戴维逊）和 L.S.Germer （革末）的电子衍射实验证实了电子运动的波动性——电 子衍射图是电子 “波”互相干涉的结果，证实了de Broglie的预言。 电子波(运动电子束)波长 初速为零的电子在电压为V的电场中加速运动,获得速度v,设电 场加速电子所作功全部转换为电子动能,即有 1 2 mv eV (1-6) 2 v 2eV / m 将此式代入式 (1-4),则  h / 2emV (1-7) -19 -31 将电子电荷e=1.60×10 C、电子质量m≈m =9.11×10 kg及h值代入 0 上式,得  1.225/ V 式中,λ以nm为单位,V以V为单位。 实物颗粒的质量、速度与波长的关系 实物 质量m/kg 速度v/(m.s-1) 波长λ/pm 1V电压加速的电子 9.1 ×10-31