第五节德布罗意波 1．任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波称为德布罗意波，也称为物质波。 2．实物粒子的物质波波长与其动量之间的关系为λ＝。 3．电子束在晶体的晶格上会发生衍射。 电子束在单晶MnO3上和在多晶Au上都能产生衍射图样，且衍射图样都跟光通过小孔的衍射图样相同，说明电子与光有相似之处，都具有波粒二象性，即电子具有波动性。 4．总的来讲，波粒二象性是包括光子在内的一切微观粒子的共同特征，和光子一样，对微观粒子运动状态的最准确的描述是概率波。 5．当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布，由于历史上的原因，人们常用一些小圆点来表示这种概率分布，概率大的地方小圆点密一些，概率小的地方小圆点疏一些，这样的概率分布图称为电子云。 6．如果用Δx表示微观粒子位置的不确定性，用Δp表示微观粒子动量的不确定性，则两者之间的关系为ΔxΔp≥，此式称为微观粒子的不确定性关系。 德布罗意波假说 1.德布罗意波假说的内容 任何一个实物粒子都和一个波相对应。 2．德布罗意波假说的提出背景 德布罗意认识到人们讨论光时过分地强调了波动性，忽略了粒子性，同样，在讨论实物粒子时，人们只讨论粒子性，忽略了波动性，于是把光的波粒二象性推广到了实物粒子，用类比的方法，从理论上预言了物质波的存在。 3．德布罗意波 (1)定义：实物粒子所对应的波称为德布罗意波，也称为物质波。 (2)德布罗意波长与动量的关系：λ＝。 其中λ是德布罗意波长，h是普朗克常量，p是相应的实物粒子的动量。 4．德布罗意波的实验验证 (1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的表现，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生衍射现象。 (2)实验验证： 1927年戴维孙和G.P.汤姆生分别利用晶体进行了电子束衍射实验，从而证实了电子的波动性。说明电子具有波粒二象性。不仅电子，后来通过实验还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，ν＝，λ＝同样成立。 5．对德布罗意波的理解 (1)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。 (2)物质波也是概率波。在一般情况下，对于电子和其他微观粒子，不能用确定的坐标来描述它们的位置，因此也无法用轨迹描述它们的运动，但是它们在空间各处出现的概率是受波动规律支配的。 普朗克常量h很小，而宏观物体的动量p都比较大。由于宏观物体的德布罗意波的波长都很小，我们观察不到宏观物体的波动性。 1．(江苏高考)质子(H)和α粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量_____(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为_____。 解析：由p＝可知，动能相同时，质子的质量比α粒子的质量小，因此动量小；由λ＝可知，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为＝＝＝＝。 答案：小于 2∶1 不确定性关系 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时精确测定的，在量子理论建立之后，要同时测出微观粒子的位置和动量，是不太可能的，我们把这种关系叫作不确定关系。 1．粒子位置的不确定性 单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。 2．粒子动量的不确定性 微观粒子具有波动性，会发生衍射。大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。 3．位置和动量的不 ... ...
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