粒子的波動(dòng)性

關(guān)于粒子的波動(dòng)性第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三粒子的波動(dòng)性第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三學(xué)說名稱微粒說波動(dòng)說電磁說光子說波粒二象性代表人物牛頓惠更斯麥克斯韋愛因斯坦公認(rèn)實(shí)驗(yàn)依據(jù)光的直線傳播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中傳播，是橫波，光速等于電磁波速度光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)光既有波動(dòng)現(xiàn)象，又有粒子特征光學(xué)發(fā)展史第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三光的波粒二象性1、光的本性(1)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出波動(dòng)性，比如干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光在傳播過程中具有波動(dòng)性．(2)個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性

，比如

光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)

等光子與電子的作用是一份一份進(jìn)行的，這些都體現(xiàn)了光的粒子性．

(3)光既具有波動(dòng)性

又具有粒子性

，光具有波粒二象性

．第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三(1)能量：ε＝(2)動(dòng)量：p＝2、光子的能量和動(dòng)量hv第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三3、意義能量ε和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量波長(zhǎng)λ和頻率v是描述物質(zhì)的波動(dòng)性的典型物理量因此ε＝

和p＝

揭示了光的粒子性和波動(dòng)性之間的密切關(guān)系．hvh架起了粒子性與波動(dòng)性的橋梁第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三二、粒子的波動(dòng)性及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

德布羅意波波粒二象性1、德布羅意波（物質(zhì)波）

De.Broglie1923年發(fā)表了題為“波和粒子”的論文，提出了物質(zhì)波的概念。

他認(rèn)為，“整個(gè)世紀(jì)以來（指19世紀(jì)）在光學(xué)中比起波動(dòng)的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實(shí)物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯(cuò)誤呢？是不是我們把粒子的圖象想得太多，而過分忽略了波的圖象呢”第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三一、德布羅意的物質(zhì)波德布羅意(duedeBroglie,1892-1960)

德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點(diǎn)，用對(duì)比的方法分析問題。

1923年，德布羅意試圖把粒子性和波動(dòng)性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文《關(guān)于量子理論的研究》中提出德布羅意波,同時(shí)提出用電子在晶體上作衍射實(shí)驗(yàn)的想法。愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽(yù)之為“揭開一幅大幕的一角”。法國(guó)物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三(1)實(shí)驗(yàn)探究思路干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象．(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束

衍射實(shí)驗(yàn)，得到了電子

的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性．2、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三(3)說明①人們陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的

波動(dòng)性

，對(duì)于這些粒子，德布羅意給出的v＝和λ＝關(guān)系同樣正確．第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三一切實(shí)物粒子都有波動(dòng)性

后來，大量實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了：質(zhì)子、中子和原子、分子等實(shí)物微觀粒子都具有波動(dòng)性，并都滿足德布洛意關(guān)系。一顆子彈、一個(gè)足球有沒有波動(dòng)性呢？

質(zhì)量m=0.01kg，速度v=300m/s的子彈的德布洛意波長(zhǎng)為計(jì)算結(jié)果表明，子彈的波長(zhǎng)小到實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三(3)說明②宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子的質(zhì)量大得多，運(yùn)動(dòng)時(shí)的

動(dòng)量

很大，對(duì)應(yīng)的德布羅意波的波長(zhǎng)

很小

，根本無法觀察到它的波動(dòng)性．第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三三、對(duì)物質(zhì)波的理解1、一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有波動(dòng)性，宏觀物體觀察不到其波動(dòng)性并不否定其波動(dòng)性．2、德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，不要以宏觀觀念中的波來理解德布羅意波．3、所有的物質(zhì)粒子，即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性，又都具有波動(dòng)性，與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是物質(zhì)波．第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三知識(shí)小結(jié)光的波粒二象性光的本性光子的動(dòng)量和能量粒子的波動(dòng)性德布羅意波（物質(zhì)波）物質(zhì)波的波長(zhǎng)和頻率第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三1．下列實(shí)驗(yàn)中，能證實(shí)光具有粒子性的是(

)．A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)B．光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)C．光的圓孔衍射實(shí)驗(yàn)D．泊松亮斑實(shí)驗(yàn)A2．下列現(xiàn)象能說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．光的反射和光電效應(yīng)D．泊松亮斑和光電效應(yīng)D第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三3．下列關(guān)于光的波粒二象性的理解，正確的是(

)．A．大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動(dòng)性，有些光子表現(xiàn)出粒子性B．光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子C．高頻光是粒子，低頻光是波D．波粒二象性是光的屬性，有時(shí)它的波動(dòng)性顯著，有時(shí)它的粒子性顯著D第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三4．人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過程．下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是(

)．A．牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B．光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性C．麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D．光具有波粒二象性BCD第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三5．關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是(

)．A．任何運(yùn)動(dòng)物體都具有波動(dòng)性B．湖面上形成的水波就是物質(zhì)波C．通常情況下，質(zhì)子比電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)D．核外電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，并沒有確定的軌道AD第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期三6．關(guān)于物質(zhì)波，以下說法中正確的是(