粒子的波动性

粒子的波动性第1页，共20页。学学说名称名称微粒微粒说 波波动说 电磁磁说光子光子说波粒二波粒二象性象性代表代表人物人物牛牛顿惠更斯惠更斯麦克斯麦克斯韦爱因斯坦因斯坦公公认实验依据依据光的直光的直线传播、播、光光的反射的反射光的干光的干涉、衍涉、衍射射能在真空能在真空中中传播，播，是横波，是横波，光速等于光速等于电磁波速磁波速度度光光电效效应、康、康普普顿效效应光既有光既有波波动现象，又象，又有粒子有粒子特征特征第2页，共20页。1、光的本性、光的本性(1)大量光子产生的效果显示出大量光子产生的效果显示出 波动性波动性 ，比方比方 干预干预 、衍射衍射 、偏振偏振 现象说明光在传播现象说明光在传播过程中具有波动性过程中具有波动性(2)个别光子产生的效果往往显示出个别光子产生的效果往往显示出 粒子性粒子性 ，比方比方 光电效应光电效应、康普顿效应康普顿效应 等光子与电子的作用是等光子与电子的作用是一份一份进展的，这些都表达了光的粒子性一份一份进展的，这些都表达了光的粒子性(3)光既具有光既具有 波动性波动性 又具有又具有 粒子性粒子性，光具有，光具有 波粒二波粒二象性象性 第3页，共20页。(1)能量：能量：(2)动量：动量：p2、光子的能量和动量、光子的能量和动量hv第4页，共20页。3、意义、意义能量能量和动量和动量p是描述物质的是描述物质的 粒子性的重粒子性的重要要物理量物理量波长波长和频率和频率v是描述物质的是描述物质的 波动波动 性的典性的典型型物理量物理量因此因此 和和p 提醒了光提醒了光的粒子性和波动性之间的密切关系的粒子性和波动性之间的密切关系hvh架起了粒子性与波动性的桥梁架起了粒子性与波动性的桥梁第5页，共20页。德布罗意波德布罗意波 波粒二象性波粒二象性1、德布罗意波（物质波）、德布罗意波（物质波）De.Broglie 1923年发表了题为年发表了题为“波和粒子波和粒子”的论的论文，提出了物质波的概念。文，提出了物质波的概念。他认为，他认为，“整个世纪以来（指整个世纪以来（指19世纪）在光学中比世纪）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了波的图象呢”第6页，共20页。一、德布罗意的物质波一、德布罗意的物质波德布罗意德布罗意(due de Broglie,1892-1960)德布罗意原来学习历史，后来改学理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，用比照论物理学。他善于用历史的观点，用比照的方法分析问题。的方法分析问题。1923年，德布罗意试图把粒子性和波年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。动性统一起来。1924年，在博士论文年，在博士论文?关于关于量子理论的研究量子理论的研究?中提出德布罗意波中提出德布罗意波,同时同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。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爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角揭开一幅大幕的一角。法国物理学家，法国物理学家，1929年诺年诺贝尔物理学奖获得者，波贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。学的奠基人之一。第7页，共20页。(1)实验探究思路探究思路 干干预 、衍射是波特有的、衍射是波特有的现象，如果象，如果实物粒子具有波物粒子具有波动性，那么在一定条件下，也性，那么在一定条件下，也应该发生干生干预或衍射或衍射现象象(2)实验验证实验验证 1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了 电子束电子束 衍射衍射实验，得到了实验，得到了 电子电子 的衍射图样，证实了的衍射图样，证实了 电子电子 的波的波动性动性2、物质波的实验验证、物质波的实验验证第8页，共20页。(3)说明明人人们陆续证实了了质子、中子以及原子、分子的子、中子以及原子、分子的 波波动性性 ，对于于这些粒子，德布些粒子，德布罗意意给出的出的 v 和和 关系同关系同样正确正确第9页，共20页。一切实物粒子都有波动性一切实物粒子都有波动性 后来，大量实验都证实了：质子、中子和原后来，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。足德布洛意关系。一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？质量质量，速度，速度 v=300 m/s 的子弹的德布洛意波长为的子弹的德布洛意波长为 计算结果说明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。计算结果说明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。所以，宏观物体只表现出粒子性。第10页，共20页。(3)说明明宏宏观物体的物体的质量比微量比微观粒子的粒子的质量大得多，运量大得多，运动时的的 动量量 很大，很大，对应的德布的德布罗意波的波意波的波长 很小很小，根，根本无法本无法观察到它的波察到它的波动性性第11页，共20页。三、三、对物物质波的理解波的理解 1 1、一切运、一切运动着的物体都具有波着的物体都具有波动性，宏性，宏观物体物体观察不到其波察不到其波动性并不否性并不否认其波其波动性性 2 2、德布、德布罗意波是一种概率波，粒子在空意波是一种概率波，粒子在空间各各处出出现的的概率受波概率受波动规律支配，不要以宏律支配，不要以宏观观念中的波来理解念中的波来理解德布德布罗意波意波 3 3、所有的物、所有的物质粒子，即光子与粒子，即光子与实物粒子都具有粒物粒子都具有粒子性，又都具有波子性，又都具有波动性，与光子性，与光子对应的波是的波是电磁波，磁波，与与实物粒子物粒子对应的波是物的波是物质波波第12页，共20页。光的光的波粒波粒二象二象性性光的本性光的本性光子的动量和能量光子的动量和能量粒子粒子的波的波动性动性德布罗意波物质波德布罗意波物质波物质波的波物质波的波长和频率长和频率第13页，共20页。1 1以下实验中，能证实光具有粒子性的是以下实验中，能证实光具有粒子性的是 ()A A光电效应实验光电效应实验 B B光的双缝干预实验光的双缝干预实验C C光的圆孔衍射实验光的圆孔衍射实验 D D泊松亮斑实验泊松亮斑实验A2以下现象能说明光具有波粒二象性的是以下现象能说明光具有波粒二象性的是()A光的色散和光的干预光的色散和光的干预B光的干预和光的衍射光的干预和光的衍射C光的反射和光电效应光的反射和光电效应D泊松亮斑和光电效应泊松亮斑和光电效应D第14页，共20页。3以下关于光的波粒二象性的理解，正确的选项是以下关于光的波粒二象性的理解，正确的选项是 ()A大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性表现出粒子性B光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子粒子C高频光是粒子，低频光是波高频光是粒子，低频光是波D波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著时它的粒子性显著D第15页，共20页。4人类对光的本性的认识经历了曲折的过程以下关人类对光的本性的认识经历了曲折的过程以下关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是()A牛顿的牛顿的“微粒说与爱因斯坦的微粒说与爱因斯坦的“光子说本质上光子说本质上是一样的是一样的B光的双缝干预实验显示了光具有波动性光的双缝干预实验显示了光具有波动性C麦克斯韦预言了光是一种电磁波麦克斯韦预言了光是一种电磁波D光具有波粒二象性光具有波粒二象性BCD第16页，共20页。5关于物质波，以下说法正确的选项是关于物质波，以下说法正确的选项是()A任何运动物体都具有波动性任何运动物体都具有波动性B湖面上形成的水波就是物质波湖面上形成的水波就是物质波C通常情况下，质子比电子的波长长通常情况下，质子比电子的波长长D核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道核外电子绕核运动时，并没有确定的轨道AD第17页，共20页。6关于物质波，以下说法中正确的选项是关于物质波，以下说法中正确的选项是()A任何一个物体都有一种波与之对应任何一个物体都有一种波与之对应B抖动细绳一端，绳上的波就是物质波抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C动能相等的质子和电子相比，质子的物质波动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长短波长短D宏观物体不会发生明显的衍射或干预现象，宏观物体不会发生明显的衍射或干预现象，所以没有物质波所以没有物质波AD第18页，共20页。7以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是()A质量大的物体，其德布罗意波长短质量大的物体，其德布罗意波长短B速度大的物体，其德布罗意波长短速度大的物体，其德布罗意波长短C动量大的物体，其德布罗意波长短动量大的物体，其德布罗意波长短D动能大的物体，其德布罗意波长短动能大的物体，其德布罗意波长短第19页，共20页。谢谢观赏谢谢观赏第20页，共20页。