高三物理不確定關(guān)系第五節(jié)

1、高三物理不確定關(guān)系課件第五節(jié)第1頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四一. 物質(zhì)波 實(shí)物粒子的波粒二象性 光的干涉、衍射等現(xiàn)象證實(shí)了光的波動(dòng)性；熱輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等現(xiàn)象又證實(shí)了光的粒子性。光具有波-粒二象性。 德布羅意波在光的二象性的啟發(fā)下，提出了與光的二象性完全對(duì)稱的設(shè)想，即實(shí)物粒子（如電子、質(zhì)子等）也具有波-粒二象性的假設(shè)。德布羅意第2頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四不僅光具有波粒二象性，一切實(shí)物粒子(如電子、原子、分子等)也都具有波粒二象性; 具有確定動(dòng)量 P 和確定能量 E 的實(shí)物粒子相當(dāng)于頻率為 和波長(zhǎng)為 的波, 二者之間的關(guān)系如同

2、光子和光波的關(guān)系一樣, 滿足： 德布羅意假設(shè)：這種和實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為 德布羅意波 或 物質(zhì)波 。第3頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四例：電子在電場(chǎng)里加速所獲得的能量電子的德布羅意波長(zhǎng)德布羅意公式第4頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四X射線范圍玻爾氫原子量子化條件與駐波條件是等效的。將德布羅意關(guān)系式代入即得玻爾理論中的角動(dòng)量量子化條件第5頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四 電子束在晶體表面散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到了和X射線在晶體表面衍射相類似的衍射現(xiàn)象，從而證實(shí)了電子具有波動(dòng)性。KDUM鎳單晶BG1) 戴維孫-革末實(shí)驗(yàn)（1927

3、）德布羅意假設(shè)的實(shí)驗(yàn)證明第6頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四電子衍射實(shí)驗(yàn)多晶 鋁 箔 電子的單縫、雙縫、三縫和四縫衍射實(shí)驗(yàn)圖象2)、湯姆遜（1927）3)、約恩遜（1960）單縫衍射雙縫衍射三縫衍射四縫衍射第7頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四例 計(jì)算m=0.01kg，V=300m/s的子彈的德布羅意波長(zhǎng). 極其微小，宏觀物體的波長(zhǎng)小得實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量， “宏觀物體只表現(xiàn)出粒子性”因V1 時(shí) ,能級(jí)的相對(duì)間隔近似為第33頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四五.一維方勢(shì)壘 隧道效應(yīng) 一維方勢(shì)阱如圖 粒子沿 方向運(yùn)動(dòng),當(dāng) 粒子可以通過勢(shì)

4、壘。 當(dāng) ，實(shí)驗(yàn)證明粒子也能通過勢(shì)壘,這只有由量子力學(xué)得到解釋。第34頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四設(shè)三個(gè)區(qū)域的波函數(shù)分別為在各區(qū)域薛定諤方程分別為令 為實(shí)數(shù) 第35頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四解為：第36頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四 三個(gè)區(qū)域中波函數(shù)的情況如圖所示：隧道效應(yīng) 在粒子總能量低于勢(shì)壘壁高的情況下,粒子有一定的概率穿透勢(shì)壘. 此現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。 貫穿勢(shì)壘的概率定義為在 處透射波的強(qiáng)度與入射波的強(qiáng)度之比：貫穿概率與勢(shì)壘的寬度與高度有關(guān)。第37頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四掃描隧道顯微鏡(STM)原理：利用電子的隧道效應(yīng)。 金屬樣品外表面有一層電子云，電子云的密度隨著與表面距離的增大呈指數(shù)形式衰減，將原子線度的極細(xì)的金屬探針靠近樣品，并在它們之間加上微小的電壓，其間就存在隧道電流，隧道電流對(duì)針尖與表面的距離及其敏感，如果控制隧道電流保持恒定，針尖的在垂直于樣品方向的變化，就反映出樣品表面情況。第38頁，共40頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)40分，星期四48個(gè)Fe原子形成“量子圍欄”，圍欄中的電子形成駐波。 STM的橫向分辨率已達(dá) ，縱向分辨達(dá) ,STM的出現(xiàn)，使人類第一次能夠適時(shí)地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面上的排列