0量子3德布罗意波函数统计省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

§5德布罗意波波粒二象性一.德布罗意波二.电子衍射试验§6波函数统计解释不确定性关系一.实物粒子波粒二象性了解二.波函数统计解释三.不确定性关系四.微观粒子与经典粒子比较作业：p421.21,1.24

第1页光：波、粒子实物：粒子、波§5德布罗意波波粒二象性第2页光：波粒二象性：波动性、粒子性统一1924年，德布罗意实物粒子（电子、质子等）波—粒二象性第3页一.德布罗意假设德布罗意波物质波实物粒子：质量为m、能量E、动量P波长

λ、频率

υ

德布罗意公式第4页x轴正向自由粒子：质量m、能量E、动量P单色平面物质波，波函数v﹤﹤c第5页电子：经电场U加速后，速度为v（v<<c）X射线散射：0.01nm～10nm第6页二.电子衍射试验1927年，戴维逊和革末干涉、衍射、偏振X射线衍射晶格光栅第7页试验装置加速电压：54V出射方向：θ＝50°很强电子流改变加速电压旋转第8页2.理论解释布拉格方程加速电压：54V出射方向：θ＝50°很强电子流第9页3.其它试验汤姆逊：电子束穿过多晶波膜衍射试验第10页1961年，约恩逊：电子双缝干涉试验质子、中子：衍射现象中子衍射技术研究固体微观结构最有效方法之一电子显微镜第11页与物质作用：经典粒子；经典波传输：经典波；经典粒子经典波传输不是物质；是运动形式；是位相；是能量经典波传输条件：振源；媒质（弹性）粒子波：粒子流：传输就是物质粒子波传输：不需要媒质粒子波：最直观图像动量守恒、能量守恒有一个构想：多个粒子之间相互作用不过：就是让电子一个个经过衍射孔：也会产生一样衍射图像。单孔衍射不一样于多孔衍射。孤子：非线性（弥散）、色散（压挤）碰撞：“实物粒子不可入性”人类最不能容忍：解释不通第12页一.实物粒子波粒二象性了解§3波函数不确定性关系粒子性：能量、动量波动性：波长、频率颗粒性、原子性←→有一定位置和确定运动轨道叠加性←→实在物理量在空间波动第13页连续波与电子波interferenceofindividualphotons2.avi第14页光波、物质波强度分布：大量粒子统计规律物质波在空间某处强度：正比于：该处出现粒子数目物质波强度：单个粒子在该处出现概率1926年，玻恩平面单色物质波第15页二.波函数统计解释1.玻恩假定x、y、z位置；t

时刻；dxdydz范围粒子出现概率：概率密度非实在物理振动，概率波：粒子出现概率微观粒子：轨道：没有意义归一化条件第16页2.自由粒子平面波波函数推广到三维z波面

pyx第17页§2“分波前法”取得相干光——杨氏双缝干涉试验S1S2SE双缝距离很小现象杨氏双缝第18页●第19页概率：不确定性粒子位置是不确定若粒子出现范围：一维：Δx三维：ΔxΔyΔz则粒子位置不确定度为：一维：Δx三维：ΔxΔyΔz第20页动量：单色平面波动量唯一确定单色波：理想波长：一定范围Δλ动量：一定范围ΔP动量不确定度：ΔP位置不确定度动量不确定度1927年，海森伯测不准关系第21页三.不确定性关系坐标、动量间不确定性关系（或测不准关系）第22页qby单缝衍射单色平面波第一级极小P第23页四.微观粒子与经典粒子比较标准上：微观粒子运动：没有轨道微观粒子：不可能静止确定位置、动量粒子处于某一运动状态时间、含有能量第24页坐标不确定度：应与原子尺度数量级相同。r与Δx数量级相近求原子中电子速率不确定度数量级。解：v与Δv数量级相近——此时，速率v概念已无实际意义第25页显像管中电子加速电压为9kV，电子枪孔直径为0.1mm，求：出射电子横向速度分量不确定度Δvx。忽略粒子波动性，视为经典粒子。由激光波列长度数量级某个氦氖激光器发出光谱线波长宽度为Δλ，中心波长为λ=632.8nm，求波列长度数量级。波列长度第26页某可见光波长为500nm,若电子德布罗依波长为该值时，其非相对论动能为:(D)(B)(C)(A)第27页如图，一束动量为

P

电子，经过宽为

a狭缝，在距狭缝R处放置一荧光屏，屏上衍射图样中央最大宽度d等于:(A)2a2/R;(B)2ha/p;(C)2ha/RP;(D)2Rh/aP.第28页已知光子波长λ=300nm;测量此波长不确定量Δλ=3.0×10-4nm,则该光子位置不确定量为:(D)0.24m(C)0.024m;(B)30nm(A)300nm(E)0.3m第29页设氢原子动能等于氢原子处于温度为T热平衡状态时平均平动动能，氢原子质量为m，此氢原子德布罗意波长为:(D)(B)(C)(A)第30页若氢原子运动速率等于它在300K时方均根速率，试求其波长。另有一个质量m=1.00g，速率v=1.00cm·s-1小球,其波长又为多少？k=1.38×10-23J·K-1氢原子质量mH=1.67×10-27kg.

第31页传输方向，光矢量振动方向。偏振：光矢量（电矢量）振动方向偏振面：传输方向与光矢量（电矢量）组成平面§13光偏振现象一．什么是光偏振·迎光传输方向看偏振方向E播传