《德布羅意波實(shí)物粒子的二象性.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《德布羅意波實(shí)物粒子的二象性.ppt(18頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、15.6 實(shí)物粒子的波動(dòng)性,表示粒子特性的物理量,波長(zhǎng)、頻率是表示波動(dòng)性的物理量,表示光子不僅具有波動(dòng)性,同時(shí)也具有粒子性,即具有波粒二象性。,光子是一種基本粒子,在真空中以光速運(yùn)動(dòng),,一.光的波粒二象性,光具有波粒二象性,那么實(shí)物粒子是否也應(yīng)具有波粒二象性?或?qū)嵨锪W泳哂胁▌?dòng)性嗎?,德布羅意(L.V. de Broglie 1892-1986,法國(guó) )從光具有波粒二象性出發(fā),認(rèn)為實(shí)物粒子也應(yīng)具有波動(dòng)性。,1924年,德布羅意提出了物質(zhì)波的假設(shè): 任何運(yùn)動(dòng)的粒子皆伴隨著一個(gè)波,粒子的運(yùn)動(dòng)和波的傳播不能相互分離。,二.德布羅意波(物質(zhì)波),運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子的能量E、動(dòng)量p與它相關(guān)聯(lián)的波的頻率 和
2、波長(zhǎng)之間滿足如下關(guān)系:,表示自由粒子的平面波稱為德布羅意波(或物質(zhì)波),這種波既不是機(jī)械波也不是電磁波,注意,粒子性,波動(dòng)性,德布羅意公式,,,例1 估算: m=1g,v=1 cm/s的實(shí)物粒子的波長(zhǎng),粒子對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)太小,波動(dòng)性無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)!,那什么粒子的波動(dòng)性比較容易表現(xiàn)出來(lái)呢?,質(zhì)量比較小的粒子,動(dòng)量比較小。,(1) 自由粒子速度較小時(shí)(無(wú)需考慮相對(duì)論),例如:電子經(jīng)加速電勢(shì)差 U加速后,電子的德布羅意波長(zhǎng)為,此波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)與 X 射線波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)相當(dāng).,(3.1) 1927年戴維孫和革末用加速后的電子投射到晶體上進(jìn)行電子衍射實(shí)驗(yàn)。,電子束在晶體表面上散射后進(jìn)入電子探測(cè)器,其電流強(qiáng)度由電流
3、計(jì)G測(cè)出,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 不變,改變電壓,電流隨電壓的變化出現(xiàn)極大值要解釋這種現(xiàn)象,必須承認(rèn)電子有波動(dòng)性,三.德布羅意波的實(shí)驗(yàn)證明,7,1 戴維孫 - 革末電子衍射實(shí)驗(yàn)(1927年),8,電子束在單晶晶體上反射的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合X射線衍射中的布拉格公式.,相鄰晶面電子束反射射線干涉加強(qiáng)條件:,衍射最大值:,電子的波長(zhǎng):,若固定 角,改變加速電壓,發(fā)現(xiàn)電流隨著電壓的增大出現(xiàn)振蕩,出現(xiàn)多個(gè)極值,這就驗(yàn)證了電子運(yùn)動(dòng)具有波動(dòng)性,10,L.V.德布羅意 電子波動(dòng)性的理論研究(1924年),1929諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),C.J.戴維孫 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶體對(duì)電子的衍射作用(1927年),1937諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),2 G . P
4、 . 湯姆孫電子衍射實(shí)驗(yàn) ( 1927年 ),電子束穿越多晶薄片時(shí)出現(xiàn)類似X射線在多晶上衍射的圖樣.,1937年 戴維遜 與 G.P.湯姆遜獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。,13,四 應(yīng)用舉例,1932年魯斯卡成功研制了電子顯微鏡 ;,1981年賓尼希和羅雷爾制成了掃描隧穿顯微鏡.,14,經(jīng)典粒子 不被分割的整體,有確定位置和運(yùn)動(dòng)軌道 .,經(jīng)典的波 某種實(shí)際的物理量的空間分布作周期性的變化,波具有相干疊加性 .,二 象 性 要求將波和粒子兩種對(duì)立的屬性統(tǒng)一到同一物體上 .,五 德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋,15,單個(gè)粒子在何處出現(xiàn)具有偶然性;大量粒子在某處出現(xiàn)的多少具有規(guī)律性. 粒子在各處出現(xiàn)的概率不同.,1 從粒子性方面解釋,,,,,,,,,,,電子束,狹縫,,,電子的單縫衍射,16,電子密集處,波的強(qiáng)度大;電子稀疏處,波的強(qiáng)度小.,2 從波動(dòng)性方面解釋,,,,,,,,,,,電子束,狹縫,,,電子的單縫衍射,17,在某處德布羅意波的強(qiáng)度與粒子在該處附近出現(xiàn)的概率成正比 .,3 結(jié)論(統(tǒng)計(jì)解釋),1926 年玻恩提出,德布羅意波為概率波.,18,本章目錄,選擇進(jìn)入下一節(jié):,,15-4 氫原子的玻爾理論,*15-5 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn),15-6 德布羅意波 實(shí)物粒子的二象性,15-7 不確定關(guān)系,15-8 量子力學(xué)簡(jiǎn)介,END,15-9 氫原子的量子理論簡(jiǎn)介,