粒子的波动性定稿

粒子的波动性定稿演示文稿目前一页\总数二十三页\编于十六点粒子的波动性定稿目前二页\总数二十三页\编于十六点1.知道实物粒子和光子一样都具有波粒二象性。2.会从能量、动量、波长、频率的角度分析波和粒子之间的联系。3.知道德布罗意波，会计算德布罗意波的波长。目前三页\总数二十三页\编于十六点光的本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。”如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？那么光的本性到底是什么？目前四页\总数二十三页\编于十六点光学发展史T/年波动性粒子性1690惠更斯波动说1672牛顿微粒说1905爱因斯坦光子说1864麦克斯韦电磁说目前五页\总数二十三页\编于十六点光学发展史T/年波动性粒子性1690惠更斯波动说1672牛顿微粒说1905爱因斯坦光子说1864麦克斯韦电磁说1801托马斯·杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验1888赫兹电磁波实验赫兹发现光电效应1916密立根光电效应实验1922康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理目前六页\总数二十三页\编于十六点光学发展史T/年波动性粒子性1690惠更斯波动说1672牛顿微粒说1905爱因斯坦光子说1864麦克斯韦电磁说1909爱因斯坦光的波粒二象性目前七页\总数二十三页\编于十六点光的性质实验事实描述的物理量波动性粒子性光的干涉光的衍射光电效应康普顿效应ν、λ光子的能量光子的动量一、光的波粒二象性1.光的本性：光既具有粒子性，又具有波动性！目前八页\总数二十三页\编于十六点2.说明：①描述光的性质的基本关系

左边

ε、

p

是描述粒子性的，右侧ν、λ

是描述波动性的，它们通过普朗克常量h

联系在一起。②光子和电子、质子等实物粒子一样具有能量和动量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用。③光在传播时体现出波动性，对不同频率的光，波长越长，波动性越明显。目前九页\总数二十三页\编于十六点

他认为，“整个世纪以来(指19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研究方法的话，那末在实物的理论中，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子的图象想得太多，而过分忽略了波的图象呢”

德布罗(De·Broglie)，法国物理学家，1929年诺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。1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。二、粒子的波动性目前十页\总数二十三页\编于十六点

一个质量为m的实物粒子以速率v运动时，即具有以能量ε

和动量p

所描述的粒子性，同时也具有以频率n

和波长l所描述的波动性。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。1.物质波：实物粒子也具有波动性。这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫物质波。德布罗意关系：目前十一页\总数二十三页\编于十六点2.说明：①一切微观粒子都存在波动性，宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观察。

②光具有粒子性，实物粒子具有波动性，这样体现出科学的对称美。目前十二页\总数二十三页\编于十六点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m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/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。目前十三页\总数二十三页\编于十六点1.电子动能εk=100eV；子弹动量

p=6.63×106kg·m·s-1,求德布罗意波长。解：因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。目前十四页\总数二十三页\编于十六点由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？

X

射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？目前十五页\总数二十三页\编于十六点

1927年C.J.戴维森与G.P.革末做电子衍射实验，验证电子具有波动性。电子衍射实验1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3.物质波的验证：目前十六页\总数二十三页\编于十六点实验现象实验装置GNi单晶电流计UDK发射电子阴级加速电极显然将电子看成微粒无法解释M电流出现了周期性变化I目前十七页\总数二十三页\编于十六点

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。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样目前十八页\总数二十三页\编于十六点电子衍射实验目前十九页\总数二十三页\编于十六点电子双缝实验1961年琼森（ClausJönsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为

d=2.010-6m的双缝，当电子撞击荧光屏时，发现了类似于双缝衍射实验结果。大量电子一次性的行为目前二十页\总数二十三页\编于十六点电子显微镜电子显微镜下的灰尘目前二十一页\总数二十三页\编于十六点目前二十二页\总数