第4章 第4节 实物粒子的波粒二象性（共29张PPT ）

课件29张PPT。实物粒子的波粒二象性 一、光的波粒二象性 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 的关系后，更使人认识到光是具有波粒二象性的东西。引言:半经典半量子的玻尔理论存在局限,看来是建立新理论的候了,但新理论是什么呢? 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。光子波动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略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： 不仅辐射具有二象性，而且一切实物粒子 也具有二象性。二、德布罗意假设 、德布罗意波 1、德布罗意假设 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。从经典物理看来，简直是荒谬和不可思议，看来 提出这种想法没有一定的气魄是不行的。德布罗 意回忆说：“我当时只不过是一种想法，不过尚 没有诞生，而且觉得这种想法不敢讲出去”。但什么是德布罗意波呢？--不到火候不揭锅！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“德布罗波”。1、光子的波粒二象性2、德布罗意波粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）光子的波动性二者通过 h来联系推广：实物粒子也具有波粒二象性2、实物粒子的波粒二象性 质量为m的粒子，以速度v运动时，不但具有粒子的性质，也具有波动的性质；粒子性波动性二者通过h来联系a、在 时，考虑相对论b、在 时3、电子的德布罗意波长 注意：对实物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在v=??的关系。加速电势差为 U，则书中公式： 可获得电子在不同电压下的波长的单位为eV与x射线的波长相当 三 、德布罗意的实验验证1）戴维逊--革末实验与汤姆逊实验1923年Clnton Davisson发表了慢电子从铂片反射的角分布 实验情况，他发现弹性反射电子束强度在某些角度出现了 极大值。玻恩（Born）认为是一种干涉现象，可能与德布 罗意波有关，这引起了戴维逊和革末（Lester Germer）继 续对慢电子在镍单晶表面散射进行研究。实验装置：Ma=0.215nmd=0.0908nm电流出现了周期性变化实验结果：实验解释：将电子看成波，其波长为德布罗意波长：既然是波，电流出现最大值时正好满足布喇格 公式：即：实验装置：显然将电 子看成微 粒无法解 释。M1927 年汤姆逊（G·P·Thomson）以600伏慢电子 （?=0.5?）射向铝箔，也得到了像X射线衍射一 样的衍射，再次发现了电子的波动性。1937年戴维逊与GP汤姆逊共获当年诺贝尔奖（G·P·Thomson为电子发现人J·J·Thmson的儿子）尔后又发现了质子、中子的衍射2）电子双缝实验1961年琼森（Claus J?nsson）将一束电子加速 到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.5?10-6m，间 隔为d=2.0?10-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时, 发现了类似于双缝衍射的实验结果.大量电子一次性的行为电子双缝实验--一个电子多次重复性行为3)量子围栏(Quantum Corral)中的驻波1993年克罗米(M·F·Corrie)等人用扫描电子显微 镜技术,把铜(111)表面上的铁原子排列成半径为 7.13nm的 ... ...