高二物理選修3-5嶄新的一頁粒子的波動性課件 新課標(biāo) 人教版

1、光子的動量和光子能量可以分別表示為：,與,Ｐ與ε是描述粒子性的，λ、ν是描述波動性的，h則是連接粒子和波動的橋梁,復(fù)習(xí):光的波粒二象性,嶄新的一頁:粒子的波動性,德布羅意 (due de Broglie, 1892-1960),1923年，德布羅意最早想到了這個問題，并且大膽地設(shè)想，對于光子的波粒二象性會不會也適用于實物粒子。,光具有粒子性，又具有波動性。,光子能量和動量為,上面兩式左邊是描寫粒子性的 E、P；右邊是描寫波動性的 ?、

2、?。 將光的粒子性與波動性聯(lián)系起來。,實物粒子：靜止質(zhì)量不為零的那些微觀粒子。,一切實物粒子都有具有波粒二象性。,實物粒子的波粒二象性的意思是：微觀粒子既表現(xiàn)出粒子的特性，又表現(xiàn)出波動的特性。,實物粒子的波稱為德布羅意波或物質(zhì)波，物質(zhì)波的波長稱為德布羅意波長。,德布羅意關(guān)系式,德布羅意把愛因斯坦對光的波粒二象性描述應(yīng)用到實物粒子，,動量為 P 的粒子波長：,德布羅意公式,德布羅意是第一個由于博士論文（提出的物質(zhì)波的假設(shè)）獲得了諾貝爾獎。

3、,頻率:,,德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點，用對比的方法分析問題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文《關(guān)于量子理論的研究》中提出德布羅意波,同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。 愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽(yù)之為“揭開一幅大幕的一角”。,法國物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，波動力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人

4、之一。,一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v 運動時，即具有以能量E和動量P所描述的粒子性，同時也具有以頻率n和波長l所描述的波動性。,德布羅意關(guān)系,如速度v=5.0?102m/s飛行的子彈，質(zhì)量為m=10-2Kg，對應(yīng)的德布羅意波長為：,如電子m=9.1?10-31Kg，速度v=5.0?107m/s, 對應(yīng)的德布羅意波長為：,,,太小測不到！,X射線波段,X 射線照在晶體上可以產(chǎn)生衍射，電子打在晶體上也能觀察電子衍射。,1927年 C.J.

5、戴維森與 G.P.革末作電子衍射實驗，驗證電子具有波動性。,二.德布羅意波的實驗驗證,1. 電子衍射實驗1,戴維遜和革末的實驗是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強(qiáng)度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗證了物質(zhì)波的存在。,1927年 G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子） 也獨立完成了電子衍射實驗。與 C.J.戴維森共獲 1937 年諾貝爾物理學(xué)獎。,2. 電子衍射實驗2,電子束在穿過細(xì)晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一

6、樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。,此后，人們相繼證實了原子、分子、中子等都具有波動性。,電子衍射圖樣,第四節(jié) 概率波,玻恩(1882--1970),一、經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波,兩種模型：①粒子模型 ②波動模型,例如：聲音的干涉、衍射現(xiàn)象,氣體的壓強(qiáng)等等,經(jīng)典物理學(xué)中粒子運動的基本特征：任意時刻的確定位置和速度以及時空中的確定軌道,經(jīng)典波的特征：頻率、波長即時空的周期性,思考1:波和粒子是兩種不同的研究對象,具有非常不同的表現(xiàn),那么,為什

7、么對于光子、電子和質(zhì)子等粒子又能集它們于一身呢？,二、概率波,明紋處到達(dá)的光子數(shù)多，暗紋到達(dá)的光子少,這是否可以認(rèn)為，是光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出了波動行，而不是光子本身就具有波動性呢？,思考2：一個光子通過狹縫后到底落在屏上的哪一點呢？,1926年德國物理學(xué)家波恩指出：光子落在明處的概率大，落在暗處的概率小。,光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律確定，所以從光子的概念上看，光波是刻畫光子在空間的概率分布的一種概率波,三、電子干涉條