《大学物理下》课件-第25章 波粒二象性.ppt

电磁波的波长也可能发生变化。 实验装置 X光 光 栏 石墨 0.71? X射线分析仪 整体绕散射物石墨旋 转，以改变散射角 波长变长的散射康普顿散射 正常散射 2 3 4 1 原始 ?=450 ?=900 ?=1350 0.70 0.75 ?(?) 强 度 ?Compton实验的意义 A）证实了光子理论的正确性 ，说明了光子具有 质量、 能量、动量---光具有粒子 性。 B）在微观领域内，同样严格遵守动量守恒和能量守恒。 [A·H·Compton（1892~1952年）美国物理学家，1927年获诺贝尔奖] 早在1904年伊夫（AS . Eve)发现?射线被物质散射后波长变长的现象,康普顿相继研究了?射线及X射线的散射,他先确定了伊夫的发现又用 自制的X射线 光计,测定了X射线经石墨 沿不同方向的散射的定量关系,1923年 发表论文作出了解释. 19 世纪后半期，电磁理论成功地解释了光的干涉、衍射、偏振等现象，建立了光的波动图象，但到了廿世纪初，人们为解释热辐射、光电效应、康普顿效应，又不得不将光当作微粒来处理。 尤其爱因斯坦提出了光子的概念，建立了E=h?的关系后，更使人认识到光是具有波粒二象性的物质。 波动性--它能在空间表现出干涉、衍射等波动现 象， 具有一定的波长、频率。但无周期性变化的物理量与之对应 粒子性--是指它具有集中的不可分割的性质。但无确定轨道 一颗光子就是集中的不可分割的一颗，它具有能量、动量、与质量。 Z X Y 光子 波动 如此截然不同的图象却集中于一体， 很难想象！ 光的波粒二象性引起了法国Lous De Broglie的思考 ，---世界真奇妙 德布罗意觉得自然界在很多方面是对称的，但整个世纪以来，人们对光的研究是否过多地注意到了它们的波动性；而对实物粒子（静止 质量不为零的微观粒子及由它们组成的实物）的研究，又是否把粒子的图象想得过多而忽咯了它们的波的图象呢！1922年他的这种思想进一步升华，经再三思考，1924年，De Broglie在他的博士论文“量子论研究”中，大胆地提出了如下假设： De Broglie假设： 不仅辐射具有二象性，而且一切实物粒子 也具有二象性。 注意：这一假设建立了对实物粒子的一种新的图象，这种图象既允许它表现微粒性，又允许它表现出波动性。这种波称为“物质波”或“德布罗意波”。 25.2 电子的波动性 25.2.1 德布罗意物质波假设 1924年，路易-维克多?德?布罗意注意到原子中 电子的稳定运动需要引入整数来描写，与物理学中其他涉及整数的现象如干涉和振动简正模式之间的类似性. 构造了德布罗意假设: 正如光具有波粒二象性一样，实物粒子也具有波粒二象性。 事实上德布罗意提出以上想法后，也没有被大家接受，直到他的导师朗之万将其论文的复制品交给爱因斯坦，爱因斯坦称赞他“揭开 了大幕的一角”才引起学术界的重视，并研究如何从实验上去验证。 两端为波节的弦线形成的稳定驻波 n=3（n是波长的数目，也是量子数） R 电子轨道上的驻波 例：电子通过电势为 的电场（ 伏） 昆明理工大学津桥学院《大学物理下》 * 十九世纪末，随着人们对自然界的认识从宏观领域进入微观领域，发现经典理论在解释微观物理现象时处处碰壁。主要包含: ?经典热力学理论无法说明黑体辐射的实验规律（“紫外灾难”） ； ?光的波动理论对于光电效应和X射线的康普顿效应无法解释（光是粒子还是波？）； ?经典理论不能解释原子的稳定性和大小。 引 言 一、基本概念 这种辐射可以是红外线、可见光或紫外线，人眼不一定可见。 * 白炽灯 CFL灯 LED灯 冷水杯 热水杯 面包和上面的黄油 冷水洗手 光源 S=1 1）辐出度（总发射本领） 显然，它是温度的函数 几个概念： ★ 物体向外辐射的同时，也要从外界吸收。 ◎平衡热辐射：辐射和吸收的能量恰好相等的辐射。 ◆辐射过程温度恒定不变。 * ◎辐射出射度：单位时间、单位表面积上所辐射出的各种波长电磁波的能量。 2）单色辐出度（单色发射本领） 单位时间内，温度为T的物体上单位面积上发射波长在?~?+d?范围内的辐射能dM?与波长间隔d?比值，用M?（ ? ）表示。 * ◎吸收比 ◎反射比 2.绝对黑体及其热辐射规律 绝对黑体—对于任意温度、任何波长，其吸收比都恒为1，而无反射的物体。 ★用不透明材料制成一空心容器，壁上开一小孔，可看成绝对黑体。 非透明物体 * ?斯忒藩?玻耳兹曼