3　粒子的波動(dòng)性

1、3.粒子的波動(dòng)性第十七章 波粒二象性有記者曾問英國(guó)物理學(xué)家諾貝爾獲獎(jiǎng)?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(gè)波，星期二、四、六它是一個(gè)粒子，星期天物理學(xué)家休息?！蹦敲垂獾谋拘缘降资鞘裁矗抗獾谋拘悦芰⒏怆娦?yīng)實(shí)驗(yàn)光學(xué)發(fā)展史1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動(dòng)說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動(dòng)性粒子性1801托馬斯楊雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1814菲涅耳衍射實(shí)驗(yàn)赫茲電磁波實(shí)驗(yàn)1888赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)19161922康普頓效應(yīng)牛頓微粒說占主導(dǎo)地位波動(dòng)說漸成真理光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)光的衍射實(shí)驗(yàn)光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光有波動(dòng)性光有粒子性光既有波動(dòng)性也有粒子性粒子性波

2、動(dòng)性（具有能量）（具有頻率）（具有動(dòng)量）hh架起了粒子性與波動(dòng)性之間的橋梁（具有波長(zhǎng)）一.光的波粒二象性1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動(dòng)說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動(dòng)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(dòng)性。1924德布羅意粒子的波粒二象性實(shí)物粒子既具有粒子性，也具有波動(dòng)性。二.粒子的波粒二象性 1924年，德布羅意考慮到普朗克量子理論、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(shí)物粒子，如電子，質(zhì)子等。于是他提出實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性。這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波.法國(guó)物理學(xué)家，1929年諾

3、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。 一個(gè)質(zhì)量為m的實(shí)物粒子以速率v 運(yùn)動(dòng)時(shí)，即具有以能量E和動(dòng)量P所描述的粒子性，同時(shí)也具有以頻率和波長(zhǎng)所描述的波動(dòng)性。h粒子性波動(dòng)性二者通過h來聯(lián)系德布羅意波（物質(zhì)波）的波長(zhǎng)一切實(shí)物粒子都有波動(dòng)性 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 = 300 m/s 的子彈的德布洛意波長(zhǎng)為 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，宏觀物體只考慮其粒子性即可。德布羅意波（物質(zhì)波）：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與它

4、對(duì)應(yīng)，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波（物質(zhì)波）。 試估算一個(gè)中學(xué)生（m50kg）在跑百米（v7m/s）時(shí)的德布羅意波的波長(zhǎng)。宏觀物體的波動(dòng)性是不顯著的，對(duì)宏觀物體不必考慮其波動(dòng)性，只考慮其粒子性即可。1. 電子衍射實(shí)驗(yàn)1 1927年 C.J.戴維森與 G.P.革末作電子衍射實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證電子具有波動(dòng)性。 戴維遜和革末的實(shí)驗(yàn)是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強(qiáng)度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗(yàn)證了物質(zhì)波的存在。探測(cè)器電子束電子槍鎳單晶三.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 1927年 G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子） 也獨(dú)立完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)。與 C.J.戴維森共獲 1937 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。屏 P多晶薄膜高壓柵極陰極2. 電子衍射實(shí)驗(yàn)2電子束在穿過細(xì)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。3.電子雙縫實(shí)驗(yàn)1961年瓊森將一束電子加速到50Kev，讓其通過一縫寬為a=0.510-6m，間