讲课：17.3-粒子的波动性-.ppt

电子显微镜下的灰尘 * 【精品课件，教学帮手】 第十七章 波粒二象性 光的本性 有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子” 如果是你，你会如何回答？ 那么光的本性到底是什么？ 密立根 光电效应实验 光学发展史 1672 牛顿 微粒说 T/年 惠更斯波动说 1690 麦克斯韦电磁说 1864 1905 爱因斯坦光子说 波动性 粒子性 1801 托马斯·杨双缝干涉实验 1814 菲涅耳 衍射实验 赫兹 电磁波实验 1888 赫兹发现光电效应 1916 1922 康普顿效应 粒子性 波动性 具有能量 具有频率 具有动量 h 一.光的波粒二象性 具有波长 光既具有粒子性，又具有波动性。 (h 架起了粒子性与波动性的桥梁) 频率低、波长长，波动性较明显 频率高、波长短，粒子性较明显 光具有波粒二象性 课堂练习： 1、光的_________和___________现象说明光具有波动性，__________现象说明光具有粒子性．我们无法只用其中一种观点说明光的一切行为，因而认为光具有__________性． 2、光既具有波动性，又具有粒子性。大量光子表现出的_________强，少量光子表现出的________强；频率高的光子表现出的_________强，频率低的光子表现出的_________强． 干涉 衍射 光电效应 波粒二象 波动性 粒子性 粒子性 波动性 德布罗意原来学习历史，后改学理论物理。善于用历史的观点，用类比方法分析问题。 1924年，他在博士论文《关于量子理论的研究》中大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子，质子等。于是他提出实物粒子也具有波动性。这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波. 1929年，德布罗意获得诺贝尔物理学奖， 德布罗意，波动力学创始人，量子力学奠基人之一。 二.粒子的波粒二象性 一个质量为 m 的实物粒子以速率 v 运动时,即具有以能量ε和动量 p 所描述的粒子性，同时也具有以频率 v 和波长λ所描述的波动性。 与粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波. 爱因斯坦 ─ 德布罗意关系式 ? ─ 德布罗意波长 （de Broglie wavelength） 二.粒子的波粒二象性 一切实物粒子都有波动性 　　后来，大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。 　一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？ 例1：质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为　　　　　　 结果表明，宏观物体(如子弹)的波动性根本测不出来。所以，宏观物体只表现出粒子性。 例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.1?10-31Kg,求德布罗意波长。 解：电子动能较小，速度较小，用非相对论公式求解： =1.23? 可见，电子运动时， 相当于X射线波段。 由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？ 如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？ 三.物质波的实验验证 0.1nm 屏 P 多晶薄膜 高压 栅极 阴极 1. 电子衍射实验 1927年，戴维孙和汤姆孙进行了电子衍射实验。电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。 电子衍射图样 X射线衍射 电子衍射 1927年，G.P.汤姆孙令一电子束通过薄铝箔，结果发现，同X射线一样，也能得到清晰的电子衍射图样。 电子衍射实验 多晶 铝 箔 电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验图象 G.P.汤姆孙（1927） 约恩孙（1960） 单缝衍射 双缝衍射 三缝衍射 四缝衍射 氧化锌晶体对电子的衍射 钨晶体薄片对电子的衍射 电子在氧化镁晶体半平面的直边衍射 晶体的电子衍射 NaCl晶体的中子衍射 微观粒子具有波粒二象性的理论得到了公认。电子衍射、中子衍射、原子和分子束在晶体表面散射所产生的衍射实验都获得了成功。 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实验结果. 大量电子一次性的行为 【精品课件，教学帮手】 *