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1、15.6 實物粒子的波動性,表示粒子特性的物理量,波長、頻率是表示波動性的物理量,表示光子不僅具有波動性，同時也具有粒子性，即具有波粒二象性。,光子是一種基本粒子，在真空中以光速運動,,一.光的波粒二象性,光具有波粒二象性，那么實物粒子是否也應具有波粒二象性？或實物粒子具有波動性嗎？,德布羅意（L.V. de Broglie 1892-1986，法國 ）從光具有波粒二象性出發(fā)，認為實物粒子也應具有波動性。,1924年，德布羅意提出了物質波的假設： 任何運動的粒子皆伴隨著一個波，粒子的運動和波的傳播不能相互分離。,二.德布羅意波(物質波),運動的實物粒子的能量E、動量p與它相關聯(lián)的波的頻率 和
2、波長之間滿足如下關系：,表示自由粒子的平面波稱為德布羅意波(或物質波),這種波既不是機械波也不是電磁波,注意,粒子性,波動性,德布羅意公式,,,例1 估算: m=1g，v=1 cm/s的實物粒子的波長,粒子對應的波長太小，波動性無法表現(xiàn)出來！,那什么粒子的波動性比較容易表現(xiàn)出來呢？,質量比較小的粒子，動量比較小。,(1) 自由粒子速度較小時(無需考慮相對論）,例如：電子經加速電勢差 U加速后,電子的德布羅意波長為,此波長的數(shù)量級與 X 射線波長的數(shù)量級相當.,(3.1) 1927年戴維孫和革末用加速后的電子投射到晶體上進行電子衍射實驗。,電子束在晶體表面上散射后進入電子探測器，其電流強度由電流
3、計G測出,實驗發(fā)現(xiàn) 不變，改變電壓，電流隨電壓的變化出現(xiàn)極大值要解釋這種現(xiàn)象，必須承認電子有波動性,三.德布羅意波的實驗證明,7,1 戴維孫 - 革末電子衍射實驗（1927年）,8,電子束在單晶晶體上反射的實驗結果符合X射線衍射中的布拉格公式.,相鄰晶面電子束反射射線干涉加強條件:,衍射最大值：,電子的波長：,若固定 角，改變加速電壓，發(fā)現(xiàn)電流隨著電壓的增大出現(xiàn)振蕩，出現(xiàn)多個極值,這就驗證了電子運動具有波動性,10,L.V.德布羅意 電子波動性的理論研究(1924年）,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（1927年）,1937諾貝爾物理學獎,2 G . P
4、 . 湯姆孫電子衍射實驗 ( 1927年 ),電子束穿越多晶薄片時出現(xiàn)類似X射線在多晶上衍射的圖樣.,1937年 戴維遜 與 G.P.湯姆遜獲諾貝爾物理獎。,13,四 應用舉例,1932年魯斯卡成功研制了電子顯微鏡 ；,1981年賓尼希和羅雷爾制成了掃描隧穿顯微鏡.,14,經典粒子 不被分割的整體，有確定位置和運動軌道 .,經典的波 某種實際的物理量的空間分布作周期性的變化，波具有相干疊加性 .,二 象 性 要求將波和粒子兩種對立的屬性統(tǒng)一到同一物體上 .,五 德布羅意波的統(tǒng)計解釋,15,單個粒子在何處出現(xiàn)具有偶然性；大量粒子在某處出現(xiàn)的多少具有規(guī)律性. 粒子在各處出現(xiàn)的概率不同.,1 從粒子性方面解釋,,,,,,,,,,,電子束,狹縫,,,電子的單縫衍射,16,電子密集處，波的強度大；電子稀疏處，波的強度小.,2 從波動性方面解釋,,,,,,,,,,,電子束,狹縫,,,電子的單縫衍射,17,在某處德布羅意波的強度與粒子在該處附近出現(xiàn)的概率成正比 .,3 結論(統(tǒng)計解釋),1926 年玻恩提出，德布羅意波為概率波.,18,本章目錄,選擇進入下一節(jié)：,,15-4 氫原子的玻爾理論,*15-5 弗蘭克-赫茲實驗,15-6 德布羅意波 實物粒子的二象性,15-7 不確定關系,15-8 量子力學簡介,END,15-9 氫原子的量子理論簡介,
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