高中物理新课标人教选修波粒二象性PPT学习教案

1、会计学1高中物理新课标人教选修波粒二象性高中物理新课标人教选修波粒二象性第1页/共71页17世纪明确形成了两大对立学说牛牛顿顿惠更惠更斯斯微粒说波动说19世纪初证明了波动说的正确性由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性对光学的研究从很早就开始了 第2页/共71页能量量子化；物理学的新纪元能量量子化；物理学的新纪元1、黑体与黑体辐射、黑体与黑体辐射热辐射热辐射 固体或液体，在任何温度下都在发射各种固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受波长的电磁波，这种由于物体中的分子

2、、原子受到激发而发射电磁波的现象称为到激发而发射电磁波的现象称为热辐射热辐射。所辐射。所辐射电磁波的特征与电磁波的特征与温度温度有关。有关。固体在温度升高时颜色的变固体在温度升高时颜色的变化化1400K800K1000K1200K第3页/共71页 能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为射，折射和透射的物体称为绝对黑体绝对黑体。简称黑。简称黑体体 不透明的材料制成带小孔的的空腔不透明的材料制成带小孔的的空腔, ,可近似看可近似看作作黑体黑体。黑体模型黑体模型 研究黑体辐射的研究黑体辐射的规律是了解一般物规律是了解一般物体热辐射性质的基体热

3、辐射性质的基础。础。2. 2. 黑体辐射实验规律黑体辐射实验规律第4页/共71页实验装置实验装置T平行光管平行光管三棱镜三棱镜T第5页/共71页0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K),(0Te 实验结果实验结果第6页/共71页o实验值/m)(0TM维恩线维恩线瑞利瑞利-金斯线金斯线紫紫外外灾灾难难普普朗朗克克线线12345678第7页/共71页3.3.能量子能量子 超越牛顿的发现超越牛顿的发现=h辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能

4、处于某些分立的状态，在这些些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量小能量（称为能量子）的整数倍，即：（称为能量子）的整数倍，即：, 1 , 2 , 3 , . n . n为正整数，称为为正整数，称为量子数。量子数。能量能量量子量子经典经典h=6.626*10-34J.s第8页/共71页(m)1 2 3 5 6 8 947普朗克普朗克实验值实验值),(0Te 第9页/共71页第10页/共71页第1课时光电效应 光子第11页/共71页问题问题1

5、：回顾前面的学习，总结回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展人类对光的本性的认识的发展过程？过程？第12页/共71页用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。一、光电效应现象一、光电效应现象表明锌板在射线照射下失去电子而带正电第13页/共71页在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子第14页/共71页1.1.什么是光电效应什么是光电效应 当光线照射在金属表面时，金属当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电

6、效中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子应。逸出的电子称为光电子。第15页/共71页AKGV阳阳极极阴阴极极W石英窗石英窗 光线经石英窗照在阴极上，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出便有电子逸出-光电子光电子。光电子在电场作用下形成光电流光电子在电场作用下形成光电流。2.2.光电效应的实验规律光电效应的实验规律1. 1. 光电效应实验光电效应实验第16页/共71页AKGV阳阳极极阴阴极极 将换向开关反接，电场反向将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。电场阻碍作用。 当当 K K、A A 间加反向电压，光间加反向电压，光电

7、子克服电场力作功，当电压达电子克服电场力作功，当电压达到某一值到某一值 U Uc c 时，光电流恰为时，光电流恰为0 0。 U Uc c称称遏止电压遏止电压。221cevmceU遏止电压遏止电压第17页/共71页IUcOU光光 强强 较较 弱弱光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置遏遏止止电电压压 一、光电效应的实验规律一、光电效应的实验规律AKGV阳阳极极阴阴极极第18页/共71页IIsUaOU光光 强强 较较 强强光光 强强 较较 弱弱光电效应伏安特性曲线光电效应伏安特性曲线光电效应实验装置光电效应实验装置遏遏止止电电压压饱饱和和电电流流 一、光电效应的实

8、验规律一、光电效应的实验规律AKGV阳阳极极阴阴极极第19页/共71页AGVK阳阳极极阴阴极极W石石英英窗窗2. 2. 光电效应实验规律光电效应实验规律. .光电流与光强的关系光电流与光强的关系饱和光电流强度与入射光强度成正比。饱和光电流强度与入射光强度成正比。. .截止频率截止频率c -极限频率极限频率对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率率c 。 当入射光频率当入射光频率 c 时，电子才能逸出金属表面时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率当入射光频率 c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。光电效应是瞬时

9、的。从光开始照射到光电逸出所需时间光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电逸出所需时间 10-9s。第20页/共71页经典理论无法解释光电效应的实验结果经典理论无法解释光电效应的实验结果。 经典认为，经典认为，按照经典电磁理论，入按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，力也就越大，光电子逸出的能量也应光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什与

10、入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率么截止频率。第21页/共71页 光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。，无论光强再大也没有光电流。 光电效应具有瞬时性。而光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。 为了

11、解释光电效应，为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论上提出光子理论，提出了光量子假设。，提出了光量子假设。第22页/共71页3.3.爱因斯坦的光量子假设爱因斯坦的光量子假设1.1.内容内容 光不仅在发射和吸收时以能量为光不仅在发射和吸收时以能量为h的微粒形式出现，而且在的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，空间传播时也是如此。也就是说，频率为频率为 的的光是由大量能量为光是由大量能量为 =h 光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运运动。动。0WEhk 在光电效应中金属中的电

12、子吸收了光子的能量，一部分消耗在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功在电子逸出功A，另一部分变为光电子逸出后的动能，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量。由能量守恒可得出：守恒可得出：2.2.爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功；为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功； 221vmEek0W为光电子的最大初动能。为光电子的最大初动能。第23页/共71页 3. 3. 从方程可以看出光电子初动能和照射从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系光的频率成线性关系 4.4.从光电效应方程中，当初动能为零时，从光电

13、效应方程中，当初动能为零时，可得极极限频率：可得极极限频率： 爱因斯坦对光电效应的解释：爱因斯坦对光电效应的解释： 1. 1. 光强大，光子数多，释放的光电子也光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。多，所以光电流也大。 2. 2. 电子只要吸收一个光子就可以从金属电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。表面逸出，所以不需时间的累积。 第24页/共71页由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律效应的实验规律, ,荣获荣获19211921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。 爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效

14、应，但当时爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。波动理论。4.4.光电效应理论的验证光电效应理论的验证 美国物理学家密立根，花了十年时间做了美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效光电效应应”实验，结果在实验，结果在1915年证实了爱因斯坦方程，年证实了爱因斯坦方程，h 的的值与理论值完全一致，又一次证明了值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子光量子”理论理论的正确。的正确。第25页/共71页爱因斯坦由于爱因斯坦由于对对光电效光电效应应的理论解释和对的理论解释和对理论理论物理学物理学

15、的贡献的贡献获得获得1921年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖密立根由于密立根由于研究基本电荷研究基本电荷和和光电效应光电效应，特别是通过，特别是通过著名的油滴实验，证明电著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。荷有最小单位。获得获得19231923年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。第26页/共71页放大器放大器控制机控制机构构 可以用于自动控可以用于自动控制，自动计数、自动制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。报警、自动跟踪等。4.4.光电效应在近代技术中的应用光电效应在近代技术中的应用1.1.光控继电器光控继电器K1K2K3K4K5KA可对微弱光线进行可对微弱光线进行放大，可使光电流放大，可使光电

16、流放大放大105 108 倍，灵倍，灵敏度高，用在工程敏度高，用在工程、天文、科研、军、天文、科研、军事等方面。事等方面。2.2.光电倍增管光电倍增管第27页/共71页光电源电流计IAK第28页/共71页第2课时康普顿效应第29页/共71页1.光的散射光的散射光在介质中与物质微粒相互作用光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变因而传播方向发生改变,这种现象叫做这种现象叫做光的散射光的散射2.2.康普顿效应康普顿效应 19231923年康普顿在做年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射现散射线中除有与入

17、射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与有关，而与入射线波长入射线波长 和散射物质都无关和散射物质都无关。第30页/共71页一一. .康普顿散射的实验装置与规律：康普顿散射的实验装置与规律：晶体晶体 光阑光阑X 射线管射线管探探测测器器X 射线谱仪射线谱仪 石墨体石墨体(散射物质散射物质)j 0散射波长散射波长 第31页/共71页康普顿正在测晶体康普顿正在测晶体对对X 射线的散射射线的散射 按经典电磁理论：按经典电磁理论： 如果入射如果入射X光是某光是某 种波长的电磁波，种波长的电磁波， 散射光的波长是散射光的波

18、长是 不会改变的！不会改变的！第32页/共71页康普顿散射曲线的特点：康普顿散射曲线的特点： 1.除原波长除原波长 0外出现了移向外出现了移向长波方向的新的散射波长长波方向的新的散射波长 。 2.新波长新波长 随散射角的增大随散射角的增大而增大。而增大。 散射中出现散射中出现 0 的现象，称的现象，称为为康普顿散射。康普顿散射。波长的偏移为波长的偏移为0 =0Oj=45Oj=90Oj=135Oj. . . . . . . . . .o（A）0.7000.750波长波长. 0 第33页/共71页光子理论对康普顿效应的解释光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的康普顿效应是光

19、子和电子作弹性碰撞的子能量几乎不变，波长不变。子能量几乎不变，波长不变。小于原子质量，根据碰撞理论，小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光碰撞前后光光子将与整个原子交换能量光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远由于光子质量远2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，是散射光的波长大于入射光的波长。是散射光的波长大于入射光的波长。 部分能量传给电子部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于散射光子的能量减少，于1. 若光子和外层电子相碰撞，光子有一若光子和外层电子相碰撞，光子有一结果，具体解释如下：结果，具体解释如下： 第34页/共71页3. 因为碰撞中交换的能

20、量和碰撞的角度因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。有关，所以波长改变和散射角有关。光子理论对康普顿效应的解释光子理论对康普顿效应的解释第35页/共71页三三. .康普顿散射实验的意义康普顿散射实验的意义（1 1）有力地支持了爱因斯坦）有力地支持了爱因斯坦“光量子光量子”假设；假设； （2 2）首次在实验上证实了）首次在实验上证实了“光子具有动量光子具有动量” 的假设；的假设；（3 3）证实了）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的康普顿的

21、成功也不是一帆风顺的，在他早期的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于康普顿于19271927年获诺贝尔物理奖。年获诺贝尔物理奖。第36页/共71页康康普普顿顿效效应应康康普普顿顿效效应应康普顿康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖年获诺贝尔物理学奖(1892-1962)美国物理学家美国物理学家1927第37页/共71页19251926年，吴有训用银的年，吴有训用银的X射线射线( 0 =

22、5.62nm) 为入射线为入射线, 以以15种轻重不同的元素为散射物质，种轻重不同的元素为散射物质，四、吴有训对研究康普顿效应的贡献四、吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年年,参加了发现康普顿效应的研究工作参加了发现康普顿效应的研究工作.对证实康普顿效应作出了对证实康普顿效应作出了重要贡献。重要贡献。在同一散射角在同一散射角( )测量测量各种波长的散射光强度，作各种波长的散射光强度，作了大量了大量 X 射线散射实验。射线散射实验。0120 j j（1897-19771897-1977） 吴有训吴有训第38页/共71页光子的能量和动量光子的能量和动量2mcE hchcchmcP2hE 2chm

23、第39页/共71页hE hP动量能量是描述粒子的动量能量是描述粒子的,频率和波长则是用来描述波的频率和波长则是用来描述波的第40页/共71页第41页/共71页1、德布罗意波（物质波）、德布罗意波（物质波） De . Broglie 1923年发表了题为年发表了题为“波和粒子波和粒子”的的论文，提出了物质波的概念。论文，提出了物质波的概念。 他认为，他认为，“整个世纪以来（指整个世纪以来（指19世纪）在光学中世纪）在光学中比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的比起波动的研究方法来，如果说是过于忽视了粒子的研究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相研究方法的话，那末在实物的理论中，是否

24、发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢过分忽略了波的图象呢” 第42页/共71页德布罗意德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 德布罗意原来学习历史，后来改学德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。对比的方法分析问题。 1923年，德布罗意试图把粒子性和年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。波动性统一起来。1924年，在博士论文年，在博士论文关于量子理论的研究关于量子理论的研究中提出德布罗中提出德布罗意波意

25、波,同时提出用电子在晶体上作衍射实同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。验的想法。 爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕揭开一幅大幕的一角的一角”。法国物理学家，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创得者，波动力学的创始人，量子力学的奠始人，量子力学的奠基人之一。基人之一。第43页/共71页 能量为能量为E、动量为、动量为p的粒子与频率为的粒子与频率为v、波长为、波长为 的波相联系，并遵从以下关系：的波相联系，并遵从以下关系：E=mc2=hv hmvp 这种和实物粒子相联系的波

26、称为德布罗意波这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物物质波或概率波质波或概率波),其波长其波长 称为德布罗意波长。称为德布罗意波长。第44页/共71页一切实物粒子都有波动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，并都满足德布洛意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？ 质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为 计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。第45页/共71页由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念

27、：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长= 。 ph/【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。 解：估计一个中学生的质量m50kg ，百米跑时速度v7m/s ，则由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。mmph3634109 . 17501063. 6第46页/共71页 例题例题2 (1)电电子动能子动能Ek=100eV；(2)子弹动量子弹动量p=6.63106kg.m.s-1, 求德布罗意波长。求德布罗意波长。 解解 (1)因因电电子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。2410452 .m

28、Empk61093. 5phmh =1.23(2)子弹子弹:ph h= 6.6310-34= 1.010-40m 可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹如子弹)的的波动性根本测不出来。波动性根本测不出来。,22122mpmEk 第47页/共71页 一个质量为一个质量为m的实物粒子以速率的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能运动时，即具有以能量量E和动量和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率所描述的粒子性，同时也具有以频率 和波长和波长 所描述的波动性所描述的波动性。hEPh德布罗意关系德布罗意关系如速度如速度v=5.0 102m/s飞

29、行的子飞行的子弹，质量为弹，质量为m=10-2Kg，对应对应的德布罗意波长为：的德布罗意波长为：nmmvh25103 . 1 如电子如电子m=9.1 10-31Kg，速，速度度v=5.0 107m/s, 对应的德对应的德布罗意波长为：布罗意波长为：nmmvh2104 .1 太小测不到！太小测不到！X射线射线波段波段第48页/共71页2、戴维逊革末实验、戴维逊革末实验 1927年，年，Davisson和和Germer 进行了电子衍射实验。进行了电子衍射实验。 （该实验荣获（该实验荣获19371937年年Nobel Nobel 物理学奖）物理学奖）戴维逊戴维逊-革末实验革末实验电子衍射实验电子衍射

30、实验 电子束垂直入电子束垂直入射到镍单晶的水平射到镍单晶的水平面上，在面上，在 散射方向上探测到散射方向上探测到一个强度极大。一个强度极大。 （可用晶体对（可用晶体对X射线射线的衍射方法来分析的衍射方法来分析） 50第49页/共71页vL.V.L.V.德布罗意德布罗意 v电子波动性的理电子波动性的理论研究论研究1929诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第50页/共71页vC.J.戴维孙戴维孙 v通过实验发现晶通过实验发现晶体对电子的衍射体对电子的衍射作用作用1937诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第51页/共71页第52页/共71页第53页/共71页第54页/共71页X射线经晶体的衍射图射线经晶体的衍射

31、图电子射线经晶体的衍射图电子射线经晶体的衍射图第55页/共71页类似的实验： 19271927年，年，汤姆逊电子衍射实验汤姆逊电子衍射实验 19601960年，年，C.JonsonC.Jonson的的电子双缝干涉实验电子双缝干涉实验 后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。具有波动性。 德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统一性的基本公式，一性的基本公式，1929年，年，De Broglie因发现因发现电子波电子波而而荣获荣获Nobel 物理学奖。物理学奖。第56页/共71页电子显微镜电子显微

32、镜第57页/共71页第58页/共71页第59页/共71页第60页/共71页 玻 恩玻 恩 ( M . B o r n . 1882-1970)德国物理德国物理 学学家。家。1926年提出波函数年提出波函数的统计意义。为此与博的统计意义。为此与博波波(W.W.G Bothe. 1891-1957)共享共享1954年诺贝尔年诺贝尔物理学奖。物理学奖。玻 恩M. Born.第61页/共71页 一、德布罗意波的统计解释一、德布罗意波的统计解释 1926年，德国物理学玻恩年，德国物理学玻恩 (Born , 1882-1972) 提出了概率波，认为提出了概率波，认为个别微观粒子个别微观粒子在何处出现有在何

33、处出现有一定的一定的偶然性偶然性，但是，但是大量粒子大量粒子在空间何处出现的在空间何处出现的空间分布却服从空间分布却服从一定的统计规律一定的统计规律。第62页/共71页 二二. .经典波动与德布罗意波经典波动与德布罗意波( (物质波物质波) )的区别的区别 经典的波动经典的波动(如机械波、电磁波等如机械波、电磁波等)是可以测出是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。的、实际存在于空间的一种波动。 而德布罗意波而德布罗意波(物质波物质波)是一种概率波。简单的是一种概率波。简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。方法。第63页/共71页 经典

34、力学：经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。 微观粒子：微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。位置、动量等具有不确定量（概率）。、电子衍射中的不确定度、电子衍射中的不确定度 一束电子以速度一束电子以速度 v 沿沿 oy 轴射向狭缝。轴射向狭缝。 电子在中央主极大区电子在中央主极大区域出现的几率最大。域出现的几率最大。aoxy第64页/共71页 同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了改变，缝越小，动量的分量改变，缝越小，动量的分量 Px变化越大。变化越大。p1 aoxy4hpxx分析计算可得分析

35、计算可得:第65页/共71页 我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。 11smkg0 . 2smkg20001. 0 mvp1414smkg100 . 2smkg2100 . 1%01. 0pp例例1.1.一颗质量为一颗质量为1010g g 的子弹，具有的子弹，具有200m200ms s-1-1的速率，的速率，若其动量的不确定范围为动量的若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(0. 01%(这在宏观范围这在宏观范围是十分精确的了是十分精确的了) )，则该子弹位置的不确定量范围为多，则该子弹位置的不确定量范围为多大大? ?解: 子弹的动量动量的不确定范围由不确定关系式(17-17)，得子弹位置的不确定范围mmphx31434106.2100.214.341063.64第66页/共71页 宏观物体宏观物体 微观粒子微观粒子具有确定的坐标和