粒子的波動性PPT課件

1、學(xué)說學(xué)說名稱名稱微粒說微粒說 波動說波動說 電磁說電磁說光子說光子說波粒二波粒二象性象性代表代表人物人物牛頓牛頓惠更斯惠更斯麥克斯韋麥克斯韋愛因斯坦愛因斯坦公認(rèn)公認(rèn)實驗實驗依據(jù)依據(jù)光的直光的直線傳播線傳播、 光光的反射的反射光的干光的干涉、衍涉、衍射射能在真空能在真空中傳播，中傳播，是橫波，是橫波，光速等于光速等于電磁波速電磁波速度度光電效光電效應(yīng)、康應(yīng)、康普頓效普頓效應(yīng)應(yīng)光既有光既有波動現(xiàn)波動現(xiàn)象，又象，又有粒子有粒子特征特征第1頁/共19頁1、光的本性、光的本性(1)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出 波動性 ，比如 干涉 、 衍射 、 偏振 現(xiàn)象表明光在傳播過程中具有波動性(2)個別光子產(chǎn)生的效果

2、往往顯示出 粒子性 ，比如 光電效應(yīng) 、 康普頓效應(yīng) 等光子與電子的作用是一份一份進(jìn)行的，這些都體現(xiàn)了光的粒子性 (3)光既具有 波動性 又具有 粒子性 ，光具有 波粒二象性 第2頁/共19頁(1)能量：(2)動量：p2、光子的能量和動量hv第3頁/共19頁3、意義能量和動量p是描述物質(zhì)的 粒子性的重要物理量波長和頻率v是描述物質(zhì)的 波動 性的典型物理量因此 和p 揭示了光的粒子性和波動性之間的密切關(guān)系hvh架起了粒子性與波動性的橋梁架起了粒子性與波動性的橋梁第4頁/共19頁 德布羅意波 波粒二象性1、德布羅意波（物質(zhì)波）、德布羅意波（物質(zhì)波） De . Broglie 1923年發(fā)表了題為年

3、發(fā)表了題為“波和粒子波和粒子”的的論文，提出了物質(zhì)波的概念。論文，提出了物質(zhì)波的概念。 他認(rèn)為，他認(rèn)為，“整個世紀(jì)以來（指整個世紀(jì)以來（指19世紀(jì)）在光學(xué)中比世紀(jì)）在光學(xué)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了波的圖象呢” 第5頁/共19頁一、德布羅意的物質(zhì)波一、德布羅意的物質(zhì)波德布羅意德布羅意 (due de Broglie, 1

4、892-1960) 德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)德布羅意原來學(xué)習(xí)歷史，后來改學(xué)理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點，用理論物理學(xué)。他善于用歷史的觀點，用對比的方法分析問題。對比的方法分析問題。 1923年，德布羅意試圖把粒子性和年，德布羅意試圖把粒子性和波動性統(tǒng)一起來。波動性統(tǒng)一起來。1924年，在博士論文年，在博士論文關(guān)于量子理論的研究關(guān)于量子理論的研究中提出德布羅中提出德布羅意波意波,同時提出用電子在晶體上作衍射實同時提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。驗的想法。 愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思愛因斯坦覺察到德布羅意物質(zhì)波思想的重大意義，譽之為想的重大意義，譽之為“揭開一幅大幕揭開一幅大幕的一

5、角的一角”。法國物理學(xué)家，法國物理學(xué)家，1929年諾貝爾物理學(xué)獎獲年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者，波動力學(xué)的創(chuàng)得者，波動力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠始人，量子力學(xué)的奠基人之一。基人之一。第6頁/共19頁(1)實驗探究思路實驗探究思路 干涉干涉 、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實物粒子具有衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實物粒子具有波動性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍波動性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象射現(xiàn)象(2)實驗驗證 1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了 電子束 衍射實驗，得到了 電子 的衍射圖樣，證實了 電子 的波動性2、物質(zhì)波的實驗驗證第7頁/共19頁(3)說明說明人們陸續(xù)證實了質(zhì)子、中

6、子以及原子、分子的人們陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的 波動性波動性 ，對于這些粒子，德布羅意給出的，對于這些粒子，德布羅意給出的 v 和和 關(guān)系同樣正確關(guān)系同樣正確第8頁/共19頁一切實物粒子都有波動性一切實物粒子都有波動性 后來，大量實驗都證實了：質(zhì)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(guān)系。一顆子彈、一個足球有沒有波動性呢？ 質(zhì)量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子彈的德布洛意波長為 計算結(jié)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。第9頁/共19頁(3)說明說明宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子的質(zhì)量大得多，運宏觀物

7、體的質(zhì)量比微觀粒子的質(zhì)量大得多，運動時的動時的 動量動量 很大，對應(yīng)的德布羅意波的波長很大，對應(yīng)的德布羅意波的波長 很小很小 ，根本無法觀察到它的波動性，根本無法觀察到它的波動性第10頁/共19頁三、對物質(zhì)波的理解三、對物質(zhì)波的理解 1 1、一切運動著的物體都具有波動性一切運動著的物體都具有波動性，宏觀物體，宏觀物體觀察不到其波動性并不否定其波動性觀察不到其波動性并不否定其波動性 2 2、德布羅意波是一種概率波德布羅意波是一種概率波，粒子在空間各，粒子在空間各處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，不要以宏觀觀處出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律支配，不要以宏觀觀念中的波來理解德布羅意波念中的波來理解德布羅意波 3 3

8、、所有的物質(zhì)粒子所有的物質(zhì)粒子，即即光子與實物粒子光子與實物粒子都都具具有粒子性，又都具有波動性有粒子性，又都具有波動性，與光子對應(yīng)的波，與光子對應(yīng)的波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波是電磁波，與實物粒子對應(yīng)的波是物質(zhì)波第11頁/共19頁光的光的波粒波粒二象二象性性光的本性光的本性光子的動量和能量光子的動量和能量hhp 粒子粒子的波的波動性動性德布羅意波（物質(zhì)波）德布羅意波（物質(zhì)波）物質(zhì)波的波物質(zhì)波的波長和頻率長和頻率phh第12頁/共19頁1 1下列實驗中，能證實光具有粒子性的是 ( ( ) )A A光電效應(yīng)實驗 B B光的雙縫干涉實驗C C光的圓孔衍射實驗 D D泊松亮斑實驗A2下列現(xiàn)

9、象能說明光具有波粒二象性的是( )A光的色散和光的干涉B光的干涉和光的衍射C光的反射和光電效應(yīng)D泊松亮斑和光電效應(yīng)D第13頁/共19頁3下列關(guān)于光的波粒二象性的理解，正確的是 ()A大量的光子中有些光子表現(xiàn)出波動性，有些光子表現(xiàn)出粒子性B光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C高頻光是粒子，低頻光是波D波粒二象性是光的屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著D第14頁/共19頁4人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實的是 ( )A牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波D光具有波粒二象性BCD第15頁/共19頁5關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是 ( )A任何運動物體都具有波動性B湖面上形成的水波就是物質(zhì)波C通常情況下，質(zhì)子比電子的波長長D核外電子繞核運動時，并沒有確定的軌道AD第16頁/共19頁6關(guān)于物質(zhì)波，以下說法中正確的是 ( )A任何一個物體都有一種波與之對應(yīng)B抖動細(xì)繩一端，繩上的波就是物質(zhì)波C動能相等的質(zhì)子和電子相