高中物理《粒子的波动性》课件五（15张PPT）

欢迎进入物理课堂 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 崭新的一页 粒子的波动性 德布罗意 duedeBroglie 1892 1960 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 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 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 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 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 102m s飞行的子弹 质量为m 10 2Kg 对应的德布罗意波长为 如电子m 9 1 10 31Kg 速度v 5 0 107m s 对应的德布罗意波长为 太小测不到 X射线波段 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 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 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 第四节概率波 玻恩 1882 1970 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 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 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 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全