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粒子的波動性新課標高中物理選修3-5

德布羅意波波粒二象性1、德布羅意波（物質波）德布羅意：法國著名理論物理學家，1929年諾貝爾物理學獎獲得者，波動力學的創(chuàng)始人，物質波理論的創(chuàng)立者，量子力學的奠基人之一。

他認為，“整個世紀以來（指19世紀）在光學中比起波動的研究方法來，如果說是過于忽視了粒子的研究方法的話，那末在實物的理論中，是否發(fā)生了相反的錯誤呢？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”

De.Broglie

：1923年發(fā)表了題為“波和粒子”的論文，提出了物質波的概念。光的波粒二象性光子的能量E=mc2=hv

光子的動量l=u=hmp一：光波具有粒子性思考：能量E、動量p都是粒子的特征，實物粒子是否具有波的特征呢？二：粒子的波動性德布羅意的假設：實物粒子也具有波動性

這種和實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波(物質波或概率波),其波長

稱為德布羅意波長。

能量為E、動量為p的粒子與頻率為v、波長為

的波相聯(lián)系，并遵從以下關系：一切實物粒子都有波動性

后來，大量實驗都證實了：質子、中子和原子、分子等實物微觀粒子都具有波動性，并都滿足德布洛意關系。一顆子彈、一個足球有沒有波動性呢？：質量m=0.01kg，速度v=300m/s的子彈的德布洛意波長為計算結果表明，子彈的波長小到實驗難以測量的程度。所以，宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性。由光的波粒二象性的思想推廣到微觀粒子和任何運動著的物體上去，得出物質波（德布羅意波）的概念：任何一個運動著的物體都有一種波與它對應，該波的波長λ=。【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量m≈50kg，百米跑時速度v≈7m/s，則由計算結果看出，宏觀物體的物質波波長非常小，所以很難表現(xiàn)出其波動性。

一個質量為m的實物粒子以速率

V運動時，即具有以能量E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。德布羅意關系例如：如速度v=5.0102m/s飛行的子彈，質量為m=10-2Kg，對應的德布羅意波長為：又如：電子m=9.1

10-31Kg，速度v=5.0107m/s,對應的德布羅意波長為：太小測不到！X射線波段德布羅意的假設符合實際嗎？2、戴維遜－革末實驗

1927年，Davisson和Germer

進行了電子衍射實驗。（該實驗榮獲1937年Nobel物理學獎）戴維遜--革末實驗電子衍射實驗

電子束垂直入射到鎳單晶的水平面上，在θ=50°

散射方向上探測到一個強度極大。（可用晶體對X射線的衍射方法來分析）L.V.德布羅意電子波動性的理論研究1929諾貝爾物理學獎C.J.戴維孫通過實驗發(fā)現(xiàn)晶體對電子的衍射作用1937諾貝爾物理學獎X射線經晶體的衍射圖電子射線經晶體的衍射圖類似的實驗：

1927年，湯姆遜電子衍射實驗

1960年，C.Jonson的電子雙縫干涉實驗

后來的實驗證明原子、分子、中子等微觀粒子也具有波動性。

德