物质波及不确定关系级PPT课件

1、19.1玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论2.2.讨论讨论a. a. 轨道半径的量子化：轨道半径的量子化：21nrn r2110125.29 10hrmme b. b. 能量量子化：能量量子化：12213.6nEEeVnn c. c. 氢原子光谱：氢原子光谱：nmEEh d. nd. n很大时，量子化特征很大时，量子化特征消失消失0nnEE 第2页/共16页第1页/共16页19.2 物质波及不确定关系物质波及不确定关系 光的波粒二象性光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射粒子性：热辐射, ,光电效应光电效应, ,散射等散射等 同时具有，不同时显现同时具有，不

2、同时显现如此截然不同的图象却集如此截然不同的图象却集中于一体，很难想象！中于一体，很难想象！ 世界真奇妙！世界真奇妙！光的波粒二象性引起了法国光的波粒二象性引起了法国Lous De Broglie的思考的思考第3页/共16页第2页/共16页19.2 物质波及不确定关系物质波及不确定关系一物质波一物质波 1.1. 光的波粒二象性光的波粒二象性 波动性：干涉、衍射、偏振波动性：干涉、衍射、偏振 粒子性：热辐射粒子性：热辐射, ,光电效应光电效应, ,散射等散射等 同时具有，不同时显现同时具有，不同时显现 hmcE 2 hmvP ,描述描述第4页/共16页第3页/共16页hE mvh nmU226.

3、1 nmEk226.1 或：或：,2hmc ph 第5页/共16页第4页/共16页221mvEk Umeh2 nmEk226.1 ph mvm222 mp22 kmEp2 kmEh2 eUEk nmU226.1 193134106.1101.9210626.62 meh910226.12 mehkE用电子伏特做单位用电子伏特做单位第6页/共16页第5页/共16页,150VU nmU1.0226.1 3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证 a.戴维森革末实验戴维森革末实验(1927年做，年做，1937年奖年奖)实验条件：实验条件： 第7页/共16页第6页/共16页

4、3 3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证a a戴维森革末实验戴维森革末实验实验条件：实验条件： nmd091. 0 65 VU54 nmd165. 0sin2 nmU167. 0226. 1 U单晶单晶iNGI5101520U第8页/共16页第7页/共16页3电子的衍射实验，德布罗意假设的验证电子的衍射实验，德布罗意假设的验证a戴维森革末实验戴维森革末实验U单晶单晶iNGb. G.P.汤姆逊电子衍射实验汤姆逊电子衍射实验 用高能电子打到多晶体的金属薄箔上，得到用高能电子打到多晶体的金属薄箔上，得到的电子衍射照片与的电子衍射照片与X射线衍射照片相似，从而射线衍射

5、照片相似，从而显示出了电子的波动性显示出了电子的波动性 1937年上述三人共享诺贝尔物理学奖年上述三人共享诺贝尔物理学奖第9页/共16页第8页/共16页例例1.求波长都等于求波长都等于0.2nm的光子与电子的光子与电子的动量、动能和总能量的动量、动能和总能量 hp 解：解：934102 . 010626. 6 2410313. 3 )(smkgEEk 光子：光子：2 . 024. 1 )(2 . 6keV h hc kE电子：电子：222 . 051. 0224. 1 )(7 .37eV mp22222 mh 22cc kEEE 0)(51. 0MeV 第10页/共16页第9页/共16页例例2

6、. 电子通过单缝的实验中，加速电压电子通过单缝的实验中，加速电压U=100V，垂直穿过，垂直穿过 a = 2nm 的单缝，求：的单缝，求： 加速后的速率；加速后的速率； 电子相应的波长；电子相应的波长； 中央明纹的半角宽度中央明纹的半角宽度 例例3. .求质量为求质量为0.1毫克，运动速率为毫克，运动速率为1厘米每秒厘米每秒的粒子的波长的粒子的波长smmeUv/109 . 526 nmU1226. 0226. 1 oa512. 3)arcsin( 宏观物体显示宏观物体显示不出其波动性不出其波动性的一面的一面 mvh m2510626. 6 第11页/共16页第10页/共16页例例4 4：动能为

7、的：动能为的1.53MeV电子的德电子的德布罗意波长是多少？布罗意波长是多少？ 第12页/共16页第11页/共16页1.1.不确定关系不确定关系 德国物理学家海森堡提出：德国物理学家海森堡提出： xxPhEth 即：位置测得越准，动量测得越不准！即：位置测得越准，动量测得越不准！ 电子处于某能态上的寿命越短，能级宽度越大电子处于某能态上的寿命越短，能级宽度越大 二二. .不确定关系不确定关系Lh 第13页/共16页第12页/共16页 理想实验：一束平行电子射线垂直地射到宽度为理想实验：一束平行电子射线垂直地射到宽度为a的狭缝上，衍射，的狭缝上，衍射，3. 讨论讨论1)不确定关系式表示电子的坐标

8、及相应的动量不能同时准确测量不确定关系式表示电子的坐标及相应的动量不能同时准确测量2)不确定关系取决于电子本身的固有特性波粒二象性，即精度、方法等都无济不确定关系取决于电子本身的固有特性波粒二象性，即精度、方法等都无济于事于事3)对宏观物体讲不受此限制对宏观物体讲不受此限制 4). 现在量子力学已证明：现在量子力学已证明：.不确定关系的推证（不确定关系的推证（1927年，海森堡）年，海森堡）2 xxP 第14页/共16页第13页/共16页例例1.已知一个光子沿已知一个光子沿x方向传播，其波长方向传播，其波长 =500nm , 对波长的测量是相当准确的，对波长的测量是相当准确的， =510-6nm , 求该光子坐标求该光子坐标x的不确定的不确定度度 例例2.2.质量为质量为m 的粒子位置的不确定量等于的粒子位置的不确定量等于粒子的德布罗意波长粒子的德布罗意波长 , 求求 的最小值的最小值xv 轨道