173粒子的波動性課件(人教版選修35)

第十七章波粒二象性

第3節(jié)粒子的波動性人教版選修3-5第十七章波粒二象性人教版選修3-51

有記者曾問英國物理學家、諾貝爾獲獎?wù)卟祭窠淌冢汗馐遣ㄟ€是粒子？布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一個波，星期二、四、六它是一個粒子，星期天物理學家休息?！比绻闶遣祭窠淌冢瑢⑷绾螜C智地回答？那么光的本性到底是什么？一、光的本性有記者曾問英國物理學家、諾貝爾獲獎?wù)卟祭窠淌冢汗馐?1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說光的性質(zhì)實驗事實描述的物理量波動性粒子性波動性粒子性光的干涉光的衍射光電效應康普頓效應ν、λ光學發(fā)展史1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18643密立根光電效應實驗1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉實驗1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗1888赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應19161922康普頓效應牛頓微粒說占主導地位波動說漸成真理密立根1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說141672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1909愛因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波動性。1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18645粒子性波動性（具有能量）（具有頻率）（具有動量）hh架起了粒子性與波動性之間的橋梁（具有波長）二、光的波粒二象性粒子性波動性（具有能量）（具有頻率）（具有動量）hh架起了粒61672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1909愛因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波動性。1924德布羅意粒子的波粒二象性實物粒子既具有粒子性，也具有波動性。三、粒子的波粒二象性1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18647

德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他善于用歷史的觀點，用類比方法分析問題。

1924年，他考慮到普朗克量子愛因斯坦光子理論的成功在博士論文《關(guān)于量子理論的研究》中大膽地把光的波粒二象性推廣實物粒子，如電子，質(zhì)子等。于是他提出實物粒子也具有波動性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波.

愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕的一角”。法國物理學家，1929年諾貝爾物理學獎獲得者，波動力學的創(chuàng)始人，量子力學的奠基人之一。德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他8

一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以能量ε和動量p所描述的粒子性，同時也具有以頻率ν和波長λ所描述的波動性。h粒子性波動性二者通過h來聯(lián)系德布羅意波（物質(zhì)波）的波長一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以9在時電子的德布羅意波長

注意：對實物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在v=的關(guān)系。加速電勢差為

U，則在時電子的德布羅意波長注意：對10可獲得電子在不同電壓下的波長的單位為eV與x射線的波長相當

可獲得電子在不同電壓下的波長的單位為eV與x射線的波長相當11

由于德布羅意博士論文獨創(chuàng)性，得到了答辯委員會的高度評價，但是人們總覺得他的想法過于玄妙，無法接受。于是，有人質(zhì)問：有什么可以驗證這一新的觀念？如果你是德布羅意，將如何驗證自己的觀點？0.1nm四、物質(zhì)波的實驗驗證由于德布羅意博士論文獨創(chuàng)性，得到了答辯委員會12

X射線照在晶體上可以產(chǎn)生衍射，電子打在晶體上也能觀察電子衍射。

1927年C.J.戴維森與G.P.革末作電子衍射實驗，驗證電子具有波動性。1、電子衍射實驗1

戴維遜和革末的實驗是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗證了物質(zhì)波的存在。鎳單晶探測器電子束電子槍X射線照在晶體上可以產(chǎn)生衍射，電子打在晶體13Ia=0.215nmd=0.0908nm電流出現(xiàn)了周期性變化Ni單晶da實驗結(jié)果：Ia=0.215nmd=0.0908nm電流出現(xiàn)了周期性變化14實驗解釋：將電子看成波，其波長為德布羅意波長：既然是波，電流出現(xiàn)最大值時正好滿足布喇格公式：即：實驗裝置：GNi單晶電流計UBK發(fā)射電子陰級加速電極顯然將電子看成微粒無法解釋。實驗表明電流最大值正好滿足M實驗解釋：將電子看成波，其波長為德布羅意波長：既然是波，電流151927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子）也獨立完成了電子衍射實驗。與C.J.戴維森共獲1937年諾貝爾物理學獎。屏P多晶薄膜高壓柵極陰極1、電子衍射實驗2電子束在穿過細晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。此后，人們相繼證實了原子、分子、中子等都具有波動性。電子衍射圖樣1927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子162、電子雙縫實驗1961年瓊森（ClausJ?nsson）將一束電子加速到50Kev，讓其通過一縫寬為a=0.510-6m，間隔為d=2.010-6m的雙縫,當電子撞擊熒光屏時,發(fā)現(xiàn)了類似于雙縫衍射實驗結(jié)果.大量電子一次性的行為2、電子雙縫實驗1961年瓊森（Claus17電子顯微鏡電子顯微鏡18電子顯微鏡下的灰塵電子顯微鏡下的灰塵19回顧與評價我對光的認識經(jīng)歷了幾個過程：波粒二象性對我的思維沖擊：德布羅意假說對我的啟發(fā)：我對科學研究方法的新體會：五、小結(jié)回顧與評價我對光的認識經(jīng)歷了幾個過程：波粒二象性對我的思維沖20例1、試估算一個中學生在跑百米時的德布羅意波的波長。解：估計一個中學生的質(zhì)量m≈50kg，百米跑時速度v≈7m/s，則由計算結(jié)果看出，宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動性。例1、試估算一個中學生在跑百米時的德布羅意波的波長。解：估計21例2、(1)電子動能Ek=100eV；(2)子彈動量p=6.63×106kg.m.s-1,求德布羅意波長。解：

(1)因電子動能較小，速度較小，可用非相對論公式求解。=1.23?(2)子彈:h=6.63×10-34=1.0×10-40m

可見，只有微觀粒子的波動性較顯著；而宏觀粒子(如子彈)的波動性根本測不出來。例2、(1)電子動能Ek=100eV；(2)子彈動量p=622173粒子的波動性課件(人教版選修35)23第十七章波粒二象性

第3節(jié)粒子的波動性人教版選修3-5第十七章波粒二象性人教版選修3-524

有記者曾問英國物理學家、諾貝爾獲獎?wù)卟祭窠淌冢汗馐遣ㄟ€是粒子？布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一個波，星期二、四、六它是一個粒子，星期天物理學家休息?！比绻闶遣祭窠淌?，將如何機智地回答？那么光的本性到底是什么？一、光的本性有記者曾問英國物理學家、諾貝爾獲獎?wù)卟祭窠淌冢汗馐?51672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說光的性質(zhì)實驗事實描述的物理量波動性粒子性波動性粒子性光的干涉光的衍射光電效應康普頓效應ν、λ光學發(fā)展史1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說186426密立根光電效應實驗1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯·楊雙縫干涉實驗1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗1888赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應19161922康普頓效應牛頓微粒說占主導地位波動說漸成真理密立根1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說1271672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1909愛因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波動性。1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說186428粒子性波動性（具有能量）（具有頻率）（具有動量）hh架起了粒子性與波動性之間的橋梁（具有波長）二、光的波粒二象性粒子性波動性（具有能量）（具有頻率）（具有動量）hh架起了粒291672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1909愛因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波動性。1924德布羅意粒子的波粒二象性實物粒子既具有粒子性，也具有波動性。三、粒子的波粒二象性1672牛頓T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說186430

德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他善于用歷史的觀點，用類比方法分析問題。

1924年，他考慮到普朗克量子愛因斯坦光子理論的成功在博士論文《關(guān)于量子理論的研究》中大膽地把光的波粒二象性推廣實物粒子，如電子，質(zhì)子等。于是他提出實物粒子也具有波動性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波.

愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕的一角”。法國物理學家，1929年諾貝爾物理學獎獲得者，波動力學的創(chuàng)始人，量子力學的奠基人之一。德布羅意原來學習歷史，后來改學理論物理學。他31

一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以能量ε和動量p所描述的粒子性，同時也具有以頻率ν和波長λ所描述的波動性。h粒子性波動性二者通過h來聯(lián)系德布羅意波（物質(zhì)波）的波長一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v運動時，即具有以32在時電子的德布羅意波長

注意：對實物粒子，v是指粒子的速度（群速）故不存在v=的關(guān)系。加速電勢差為

U，則在時電子的德布羅意波長注意：對33可獲得電子在不同電壓下的波長的單位為eV與x射線的波長相當

可獲得電子在不同電壓下的波長的單位為eV與x射線的波長相當34

由于德布羅意博士論文獨創(chuàng)性，得到了答辯委員會的高度評價，但是人們總覺得他的想法過于玄妙，無法接受。于是，有人質(zhì)問：有什么可以驗證這一新的觀念？如果你是德布羅意，將如何驗證自己的觀點？0.1nm四、物質(zhì)波的實驗驗證由于德布羅意博士論文獨創(chuàng)性，得到了答辯委員會35

X射線照在晶體上可以產(chǎn)生衍射，電子打在晶體上也能觀察電子衍射。

1927年C.J.戴維森與G.P.革末作電子衍射實驗，驗證電子具有波動性。1、電子衍射實驗1

戴維遜和革末的實驗是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗證了物質(zhì)波的存在。鎳單晶探測器電子束電子槍X射線照在晶體上可以產(chǎn)生衍射，電子打在晶體36Ia=0.215nmd=0.0908nm電流出現(xiàn)了周期性變化Ni單晶da實驗結(jié)果：Ia=0.215nmd=0.0908nm電流出現(xiàn)了周期性變化37實驗解釋：將電子看成波，其波長為德布羅意波長：既然是波，電流出現(xiàn)最大值時正好滿足布喇格公式：即：實驗裝置：GNi單晶電流計UBK發(fā)射電子陰級加速電極顯然將電子看成微粒無法解釋。實驗表明電流最大值正好滿足M實驗解釋：將電子看成波，其波長為德布羅意波長：既然是波，電流381927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子）也獨立完成了電子衍射實驗。與C.J.戴維森共獲1937年諾貝爾物理學獎。屏P多晶薄膜高壓柵極陰極1、電子衍射實驗2電子束在穿過細晶體粉末或薄金屬片后，也象X射線一樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。此后，人們相繼證實了原子、分子、中子等都具有波動性。電子衍射圖樣1927年G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子392、電子雙縫實驗1961年瓊森（ClausJ?nsson）將一束電子加速到50Kev，讓其通過一縫寬為a=0.510-6