高二物理競波粒二象性課件

1．波粒二象性1）波粒二象性：既具有波動性又具有粒子性2）實(shí)物粒子的波動性所有物質(zhì)都具有波動性，波長為：，稱為德布羅意波。電子在晶體上散射時(shí)的電子束強(qiáng)度分布圖與X光在晶體上的衍射強(qiáng)度分布圖十分相似。康普頓散射公式康普頓散射是光子與電子的彈性碰撞過程，總能量及總動量均守恒。光子:依據(jù)相對論:電子:

，忽略（1）（）的原因是：康普頓散射的量子解釋碰撞光子把部分能量交給自由電子，自身能量減少，頻率變小。

越大，碰撞越厲害，自身能量減少越多，越大。（2）與物質(zhì)無關(guān)的原因是：碰撞過程是光子與電子的相互作用，任何物質(zhì)的電子都相同。在方向：（3）同一散射物質(zhì)，強(qiáng)度隨增大減小、強(qiáng)度隨增大變大的原因是：方向的光子均是未與電子碰撞的光子

波長的光子是與原子實(shí)碰撞后的光子，因此，隨增大越來越少，

波長的光子是與自由電子碰撞后的光子，因此，隨增大越來越多。（4）同一散射角，強(qiáng)度隨原子序數(shù)增大而增大、強(qiáng)度隨N增大減小的原因是:隨N增大，被原子核束縛形成原子實(shí)的電子越來越多，光子與自由電子碰撞的機(jī)會越來越少，與原子實(shí)碰撞的機(jī)會越來越多。因此，散射光中原波長的成分就越來越強(qiáng)、新波長的成分越來越弱。3）電子的楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)顯示的波動性（1）裝置和強(qiáng)度分布

(2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論少量電子通過儀器落在屏幕上時(shí)，顯示了電子的“粒子性”，分布毫無規(guī)律。隨電子流密度的增加，屏幕上形成了清晰的干涉條紋，顯示了電子的“波動性”。（3）實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論（a）不是大量粒子統(tǒng)計(jì)分布（非相干疊加）的結(jié)果（b）也不是兩縫間電子相互作用（碰撞）的結(jié)果單電子通過雙縫后也可以得到清晰的干涉條紋（c）是電子自身干涉的結(jié)果波動是電子本身的固有屬性，每個(gè)電子通過一個(gè)單縫的幾率各占50%，干涉正是發(fā)生在這兩部分的“幾率波”之間，實(shí)物粒子波是幾率波。光子與實(shí)物粒子的不同之處（1）實(shí)物粒子具有靜止質(zhì)量，光子沒有靜止質(zhì)量。（2）實(shí)物粒子的速度取小于光速的任意值，光子的速度只能為。（3）實(shí)物粒子的運(yùn)動可以用確定的軌道來描述，光子沒有確定的軌道。5）光的波粒二象性：這就是我們所說的光的波粒二象性。干涉、衍射和偏振顯示了光的波動性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)顯示了光的粒子性。光波也是幾率波，光波的干涉是幾率波之間的干涉。光的波動性是指具有可疊加性，光的粒子性是指具有可分割性，6）光波粒子性的可觀察性與光波頻率的關(guān)系X射線在康普頓散射中顯示的粒子性相當(dāng)明顯。波長較長時(shí)，個(gè)別光子不易顯示出可觀的效應(yīng)，此時(shí)，光波顯示的是大量光子的統(tǒng)計(jì)行為，即光的波動性。波長越短波，個(gè)別光子的粒子性就越明顯。玻爾原子模型與愛因斯坦輻射理論1．原子結(jié)構(gòu)經(jīng)典理論的困難原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，按照牛頓三定律，必然得到如下結(jié)論：它們之間存在著服從平方反比律的靜電吸引力。（1）電子繞核沿圓或橢圓軌道不斷旋轉(zhuǎn)1）原子結(jié)構(gòu)的經(jīng)典理論2）由經(jīng)典理論必然得到結(jié)論（1）電子旋轉(zhuǎn)是加速運(yùn)動，必然不斷發(fā)射電磁波。（2）動能不斷消耗，受輻射阻力減速，軌道不斷縮小，最后被吸引到核上。（3），軌道越小，周期越短。（2）動能越大，軌道半徑或半長軸越大，沒有動能，會被靜電力吸引到原子核上。3）經(jīng)典理論結(jié)論與實(shí)驗(yàn)事實(shí)的沖突實(shí)驗(yàn)事實(shí)：（1）電子可以在核的周圍處于穩(wěn)定的無輻射狀態(tài)，與被吸引到核上和不斷發(fā)射電磁波矛盾。（2）原子光譜是線狀