大學物理：25-2電子的波動性

1、第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理1物質(zhì)波的頻率和波長分別為：hEph,這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波（或質(zhì)波）物德布羅意：“整個世紀以來，在光學上，比起波動的研究方法來，是過于忽略了粒子的研究方法；在實物實物理論上，是否發(fā)生了相反相反的錯誤呢？是不是我們關(guān)于粒子粒子的圖像想的太多，而過分地忽略了波波的圖像呢？”愛因斯坦：“我相信這一假設(shè)的意義遠遠超出了單純的類比?！钡虏剂_意德布羅意1892 1987自然界在許多方面都是明顯地對稱的1924年，De Broglie在博士論文“量子論研究”中，大膽地提出了如下假設(shè)： 一切實物粒子

2、都具有波粒二象性一切實物粒子都具有波粒二象性一一 物質(zhì)波物質(zhì)波25.2.1 德布羅意德布羅意物質(zhì)波物質(zhì)波第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理2二 德布羅意公式若考慮相對論效應(yīng)，則. 1201 ( )hhhvpmvm vc2.)vc若不考慮相對論效應(yīng)（，則002khhm vm E加速電子例：用電勢U2012m veUA125.1220UeUmh150U 設(shè)伏特A1150125.120.05500/mkgvm s例：子彈，求德布羅意波長。34256.63 102.65 10A0.05 500hmv第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2

3、25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理3三、德布羅意波的實驗證明三、德布羅意波的實驗證明1 戴維孫戴維孫 革末電子衍射實驗（革末電子衍射實驗（1927年）年）I35 54 75V/U50 當散射角當散射角 時時電流與加速電壓曲線電流與加速電壓曲線50檢測器檢測器電子束電子束散散射射線線電子被鎳晶體衍射實驗電子被鎳晶體衍射實驗MUKG電子槍電子槍第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理4d入射電子束散射電子束晶體表面如果實驗結(jié)果是由于電子衍射產(chǎn)生, 3 , 2 , 1sinkkdm1015. 210d鎳單晶原子間距：鎳單晶原子間距

4、： 取取 ，k =1 50m1065. 1150sinm1015. 2sin1010kd電子的德布羅意波長：電子的德布羅意波長： 2hhpmeU101.67 10m54VU 第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理52 G.P.湯姆孫電子衍射實驗湯姆孫電子衍射實驗600 eV的電子束穿金鋁箔形成的電子的電子束穿金鋁箔形成的電子衍射花樣。衍射花樣。 UMDP電子束透過多晶金箔的衍射電子束透過多晶金箔的衍射K光學儀器分辨率22. 11dd加大透鏡孔徑減小光波波長應(yīng)用：電子顯微鏡應(yīng)用：電子顯微鏡第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2

5、 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理61961年瓊森（Claus Jnsson）將一束電子加速到50Kev，讓其通過一縫寬為a=0.510-6m，間隔為d=2.010-6m的雙縫,當電子撞擊熒光屏時,發(fā)現(xiàn)了類似于雙縫衍射.大量電子一次大量電子一次 行為行為四、四、德布羅意波的統(tǒng)計解釋德布羅意波的統(tǒng)計解釋第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理7電子雙縫實驗電子雙縫實驗-一個電子多次重復(fù)行為一個電子多次重復(fù)行為波恩波恩 概率波概率波觀察屏上光子最多的地方，是按波動理論光強最強的地方。光波的強度（光振幅的平方）決定了光子到達屏上各處的概率

6、物質(zhì)波強度大的地方，粒子出現(xiàn)的概率大，反之小第第25章章 波粒二象性波粒二象性25-2 25-2 電子的波動性電子的波動性大學大學物理物理8德布羅意波的統(tǒng)計解釋德布羅意波的統(tǒng)計解釋經(jīng)典經(jīng)典粒子粒子粒子在空間某處出現(xiàn)的粒子在空間某處出現(xiàn)的概率概率與該處德布羅意與該處德布羅意波的強度波的強度（波振幅的（波振幅的平方）是與成正比的平方）是與成正比的 .概率波的意義：概率波的意義：在已知給定條件下，不可能精確地預(yù)知微觀粒在已知給定條件下，不可能精確地預(yù)知微觀粒子的位置，只能告訴該粒子在空間某處出現(xiàn)的概率子的位置，只能告訴該粒子在空間某處出現(xiàn)的概率 .經(jīng)典經(jīng)典的波的波 某種實際的物理量的空間分布作周期性的變化牛頓的決定論有確定位置和運動軌道 ；(1) (1) 粒子性