粒子的波动性ppt课件

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,*,问题：,回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？,17.,3粒子的波动性,问题：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？1,1,光的本性,1672,牛顿,微粒说,T/,年,惠更斯波动说,1690,麦克斯韦电磁说,1864,1905,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,牛顿微粒说占主导地位,波动说,渐成真理,.,光的本性1672牛顿T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说,2,动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的,.,h架起了粒子性和波动性之间的桥梁。,一.光的波粒二象性,光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有,波粒二象性,.,光子的能量,光子的动量,实物粒子有无波动性呢？,动量和能量是描述粒子性的,频率和波长则是用来描述波动性的.h,3,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。,他认为，“整个世纪以来（指19世纪）在光学上,与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究;而在实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们把粒子方面的图象想得太多，而忽略了波的现象”,他提出假设:,实物粒子也具有波动性,德布罗意,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,。,二.粒子的波动性,德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于,4,能量为,、动量为,p,的粒子与频率为,v,、波长为,的波相联系，并遵从以下关系：,这种和,实物粒子相联系,的波称为德布罗意波(,物质波,或,概率波,).其波长,称为德布罗意波长。,V,=,/ h,=,h /,p,能量为、动量为p的粒子与频率为v、波长为,5,宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性作为微观粒子的,电子,，其,德布罗意波波长为10,10,m数量级,，找与之相匹配的障碍物也非易事,三.物质波的实验验证,实验,验证的思路：,光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据。因此，如果电子、质子等实物粒子也真具有波动性，那么它们就应该像光波那样也能发生干涉和衍射。,宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活,6,在伦琴射线的研究中找到突破,，证实伦琴射线是电磁波，考虑到电子的德布罗意波长与伦琴射线的波长具有相近的数量级，,1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体进行了电子束衍射实验，从而证实了电子的波动性说明电子具有波粒二象性,他们为此,获 1937 年诺贝尔物理学奖。,电子束穿过铝箔后的衍射图像,除了电子以外，后来还陆续证实了质子，中子，以及原子的波动性。,在伦琴射线的研究中找到突破 ，证实伦琴射线是电,7,类似的实验：,1927年，,汤姆逊电子衍射实验,1960年，,电子双缝干涉实验,后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。,德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统一性的基本公式.,类似的实验： 德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二,8,X射线,衍射,电子,衍射,1927年，G.P.汤姆孙令一电子束通过薄铝箔，结果发现，同X射线一样，也能得到清晰的电子衍射图样。,X射线衍射电子衍射1927年，G.P.汤姆孙令一电子束通过薄,9,NaCl晶体的,中子,衍射,UO,2,晶体的,电子,衍射,微观粒子具有波粒二象性的理论得到了公认。电子衍射、中子衍射、原子和分子束在晶体表面散射所产生的衍射实验都获得了成功。,NaCl晶体的中子衍射UO2晶体的电子衍射 微观粒子,10,子弹:质量为,m,=10,-2,Kg,速度,v,=5.0,10,2,m/s,，,对应的德布罗意波长为：,电子:质量为,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！,宏观物体波动性不明显,X,射线,波段,微观粒子,波动性明显,子弹:质量为m=10-2Kg,速度v=5.0102m/s，,11,对德布罗意物质波的理解,1,任何物体,，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故,2德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波,3德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与,光子,对应的波是,电磁波,，与,实物粒子,对应的波是,物质波,对德布罗意物质波的理解,12,1、光学显微镜的原理,使用无限远光学系统的显微镜主要由物镜、管镜和目镜组成。标本经物镜和管镜放大后，形成放大倒立的实象；实象经目镜再次放大后，形成放大的虚象。,科学漫步,2、电子显微镜的原理,电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。,1、光学显微镜的原理 科学漫步2、电子显微镜的原理,13,光学显微镜,光学显微镜,14,扫描式电子显微镜,扫描式电子显微镜,15,电子显微镜,电子显微镜,16,课堂小结,光是一种波，同时也是一种粒子，光具有,波粒二象性,。,光子的能量与动量之间的关系：,=h,P=h/ ,两式的物理量和p描述光的粒子性，和描述光的波动性。,课堂小结 光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象,17,实物粒子也具有波动性,一个能量为,E,、动量为,p,的实物粒子同时具有波动性，,动量为,P,的粒子波长：,频率:,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。,实物粒子也具有波动性频率: 这种与实物粒子相联,18,物质波波长：,为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。,物质波波长： 为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒,19,.,下列说法正确的是(),A,有的光是波，有的光是粒子,B,光子与电子是同样的一种粒子,C,光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著,D射线具有显著的粒子性，不具有波动性,.下列说法正确的是(),20,解析：,选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确,解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性,21,变式训练,2,根据物质波理论，以下说法中正确的是,(,),A,微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性,B,宏观物体和微观粒子都具有波动性,C,宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长,D速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显,变式训练2根据物质波理论，以下说法中正确的是(),22,解析：,选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确,解析：选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观,23,一质量为,450 g,的足球以,10 m/s,的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为,100 V,的电场加速试分别计算它们的德布罗意波长其中，电子质量为,9.1,10,31,kg,，普朗克常量,h,6.63,10,34,Js.,物质波的理解与计算,例,2,一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一,24,粒子的波动性ppt课件,25,粒子的波动性ppt课件,26,【答案】,1.47,10,34,m,1.2,10,10,m,【方法总结】,(1),一切运动的物体都具有波动性；,(2)宏观物体质量大动量大，波长极小，难观测，但不能认为没有波动性,【答案】1.471034 m1.21010 m,27,