单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光子的动量和光子能量可以分别表示为：,与,与,是描述粒子性的，,、是描述波动性的，h则是连接粒子和波动的桥梁,复习:光的波粒二象性,1,崭新的一页:,粒子的波动性,德布罗意(due de Broglie,1892-1960),2,1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。,一、粒子波动性的假设,光具有粒子性，又具有波动性。,光子能量和动量为,上面两式左边是描写粒子性的,E,、,P,；右边是描写波动性的,、,。,将光的粒子性与波动性联系起来。,实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。,一切实物粒子都有具有波粒二象性。,3,实物粒子的波粒二象性的意思是：,微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。,实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波长称为德布罗意波长。,德布罗意关系式,德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子，,动量为,P,的粒子波长：,德布罗意公式,德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖。,频率:,4,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，用对比的方法分析问题。,1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文关于量子理论的研究中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。,爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。,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。,5,一个质量为,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,n,和波长,l,所描述的波动性,。,德布罗意关系,如速度,v,=5.0,10,2,m/s,飞行的子弹，质量为,m,=10,-2,Kg，,对应的德布罗意波长为：,如电子,m,=9.1,10,-31,Kg，速度,v,=5.0,10,7,m/s,对应的德布罗意波长为：,太小测不到！,X,射线,波段,6,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。,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。,二.德布罗意波的实验验证,1,.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,7,1927,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。,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,8,9,10,第四节 概率波,玻恩(1882-1970),11,一、经典的粒子和经典的波,两种模型：,粒子模型,波动模型,例如：声音的干涉、衍射现象,气体的压强等等,经典物理学中,粒子运动的基本特征,：任意时刻的确定位置和速度以及时空中的确定轨道,经典波的特征,：频率、波长即时空的周期性,12,思考1:,波和粒子是两种不同的研究对象,具有非常不同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等粒子又能集它们于一身呢？,二、概率波,明纹,处到达的,光子数多,，,暗纹,到达的,光子少,这是否可以认为，,是光子之间的相互作用,使它表现出了波动行，而,不是光子本身就具有波动性呢,？,13,思考2：,一个光子通过狭缝后到底落在屏上的哪一点呢？,1926年德国物理学家波恩指出：,光子落在明处的概率大，落在暗处的概率小。,光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以从光子的概念上看，,光波是刻画光子在空间的概率分布的一种概率波,14,三、电子干涉条纹对概率波的验证,与电子等微观粒子相联系的,物质波有也是刻画粒子在空间分布的概率波,单个粒子 位置不确定,大量粒子 确定的宏观结果 如干涉条纹,15,