3　粒子的波动性

1、3.粒子的波动性第十七章 波粒二象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，星期天物理学家休息。”那么光的本性到底是什么？光的本性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18641905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19161922康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理光的双缝干涉实验光的衍射实验光电效应康普顿效应光有波动性光有粒子性光既有波动性也有粒子性粒子性波

2、动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）hh架起了粒子性与波动性之间的桥梁（具有波长）一.光的波粒二象性1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1909爱因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性。1924德布罗意粒子的波粒二象性实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。二.粒子的波粒二象性 1924年，德布罗意考虑到普朗克量子理论、爱因斯坦光子理论的成功，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.法国物理学家，1929年诺

3、贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率和波长所描述的波动性。h粒子性波动性二者通过h来联系德布罗意波（物质波）的波长一切实物粒子都有波动性 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 结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只考虑其粒子性即可。德布罗意波（物质波）：任何一个运动着的物体都有一种波与它

4、对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波（物质波）。 试估算一个中学生（m50kg）在跑百米（v7m/s）时的德布罗意波的波长。宏观物体的波动性是不显著的，对宏观物体不必考虑其波动性，只考虑其粒子性即可。1. 电子衍射实验1 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。探测器电子束电子枪镍单晶三.物质波的实验验证 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。屏 P多晶薄膜高压栅极阴极2. 电子衍射实验2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。3.电子双缝实验1961年琼森将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间