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课件网) 第四章 原子结构和波粒二象性 第5节 粒子的波动性和量 子力学的建立 02 主题二、物质波的实验验证 01 主题一、粒子的波动性 目录 CONTENTS 03 主题三、概率波 第5节 粒子的波动性和量子力学的建立 04 主题四、量子力学的建立 光的衍射干涉充分说明光是一种波 光电效应与康普顿效应又说明光是一种粒子 现代物理学认为光既是波又是粒子， 光具有波粒二象性 E=hv 原来认为是波的结果发现具有粒子性 那原来认为是粒子的会不会有波动性呢？ 新课引入：光是什么？ 他认为：“整个世纪以来（指19世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢”。我们之前认为的粒子如质子、电子等，会不会也是一种波呢？ 德布罗意(1892-1987)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 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”。 新课引入：光是什么？ 第一部分 粒子的波动性 一切实物粒子都具有波动性 ,又叫物质波 1.德布罗意波： 一、 粒子的波动性： 2.德布罗意波长: 波长λ 越长，动量P 越小———波动性强，粒子性弱 波长λ 越短，动量P 越大———波动性弱，粒子性强 第二部分 物质波的 实验验证 1.戴维逊－革末实验 1927年，Davisson和Germer 进行了电子衍射实验。电子束垂直入射到镍单晶的水平面上，实验发现，电子束强度并不随加速电压而单调变化，而是出现一系列峰值,在θ=50°散射方向上探测到一个强度极大值。 探测器 电子束 电子枪 镍单晶 二、物质波的实验验证 1927年英国的汤姆逊（George Paget Thomson，1892～1975）通过电子在多晶膜上的透射得到了环状的电子衍射图象。它与光的圆孔衍射图象极为相似 ,人们还进一步观测到了电子德布罗意波的干涉现象。 2. G.P.汤姆逊的电子衍射实验 二、物质波的实验验证 戴维逊(1881-1958)美国物理学家，主要成就:电子衍射的实验发现者之一。 1937年诺贝尔物理学奖获得者 G.P.汤姆生(1892~ 1975)英国物理学家。 主要成就：晶体对电子衍射的发现者。 德布罗意(1892-1987)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 二、物质波的实验验证 后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。 德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统一性的基本公式， 二、物质波的实验验证 【典例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。 解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑v≈7m/s ， 由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。 典例分析 λ= = =1.9×10-36m 【典例2】 已知电子的动量P=5.4×10-24kg.m.s-1；子弹动量p=6.63×106kg.m.s-1；h= 6.63×10-34J·S，分别求它们的的布罗意波长？ 解 电子: =1.23×10-10m 子弹: =1.0×10-40m 可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。 典例分析 λ= λ= 人类对于光的认识历程 粒子说难以解释 波动说难以解释 思考：但物体怎么可能既是粒子又是波呢 任何物体都具有波粒二象性 3000 20000 70000 于是人们让电子一个一个依次入射双缝看看它是如何干涉？ 思考：但物体怎么可能既是粒子又是波呢 为此：1926年德国物理学家波恩指出：电子落在明处的概率大，落在暗处的概率小，从而形成像波那样明 ... ...
