粒子的波动性

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,*,粒子的波动性,学说名称,微粒说,波动说,电磁说,光子说,波粒二象性,代表人物,牛顿,惠更斯,麦克斯韦,爱因斯坦,公认,实验依据,光的直线传播、 光,的反射,光的干涉、衍射,能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速度,光电效应、康普顿效应,光既有波动现象，又有粒子特征,光学发展史,光的波粒二象性,1,、光的本性,(1),大量光子,产生的效果显示出,波动性,，,比如,干涉,、,衍射,、,偏振,现象表明光在传播过程中具有波动性,(2),个别光子,产生的效果往往显示出,粒子性,，,比如,光电效应,、,康普顿效应,等光子与电子的作用是一份一份进行的，这些都体现了光的粒子性,(3),光既具有,波动性,又具有,粒子性,，光具有,波粒二象性,(1),能量：,(2),动量：,p,2,、光子的能量和动量,hv,3,、意义,能量,和动量,p,是描述物质的,粒子,性的重要,物理量,波长,和频率,v,是描述物质的,波动,性的典型,物理量,因此,和,p,揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系,hv,h,架起了粒子性与波动性的桥梁,二、粒子的波动性及实验验证,德布罗意波 波粒二象性,1,、德布罗意波（物质波）,De . Broglie,1923,年发表了题为“,波和粒子,”的论文，提出了物质波的概念。,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”,一、德布罗意的物质波,德布罗意,(due de Broglie, 1892-1960),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。,(1),实验探究思路,干涉,、,衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象,(2),实验验证,1927,年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了,电子束,衍射实验，得到了,电子,的衍射图样，证实了,电子,的波动性,2,、物质波的实验验证,(3),说明,人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的,波动性,，对于这些粒子，德布罗意给出的,v, 和, 关系同样正确,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。,一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？,质量,m = 0.01kg,，速度,v = 300 m/s,的子弹的德布洛意波长为,计算结果表明，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。,(3),说明,宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的,动量,很大，对应的德布罗意波的波长,很小,，根本无法观察到它的波动性,三、对物质波的理解,1,、,一切运动着的物体都具有波动性,，宏观物体观察不到其波动性并不否定其波动性,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，不要以宏观观念中的波来理解德布罗意波,3,、,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,知识小结,光的波粒二象性,光的本性,光子的动量和能量,粒子的波动性,德布罗意波（物质波）,物质波的波长和频率,1,下列实验中，能证实光具有粒子性的是,(,),A,光电效应实验,B,光的双缝干涉实验,C,光的圆孔衍射实验,D,泊松亮斑实验,A,2,下列现象能说明光具有波粒二象性的是,(,),A,光的色散和光的干涉,B,光的干涉和光的衍射,C,光的反射和光电效应,D,泊松亮斑和光电效应,D,3,下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是,(,),A,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,B,光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子,C,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，有时它的粒子性显著,D,4,人类对光的本性的认识经历了曲折的过程下列关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“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的,B,光的双缝干涉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,D,光具有波粒二象性,BCD,5,关于物质波，以下说法正确的是,(,),A,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,C,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,AD,6,关于物质波，以下说法中正确的是,(,),A,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,C,动能相等的质子和电子相比，质子的物质波,波长短,D,宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，,所以没有物质波,AD,7,下列说法中正确的是,(,),A,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,C,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,