3　粒子的波動性

1、3.粒子的波動性第十七章 波粒二象性有記者曾問英國物理學(xué)家諾貝爾獲獎?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、五它是一個波，星期二、四、六它是一個粒子，星期天物理學(xué)家休息?！蹦敲垂獾谋拘缘降资鞘裁?？光的本性密立根光電效應(yīng)實驗光學(xué)發(fā)展史1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1801托馬斯楊雙縫干涉實驗1814菲涅耳衍射實驗赫茲電磁波實驗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)地位波動說漸成真理光的雙縫干涉實驗光的衍射實驗光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光有波動性光有粒子性光既有波動性也有粒子性粒子性波

2、動性（具有能量）（具有頻率）（具有動量）hh架起了粒子性與波動性之間的橋梁（具有波長）一.光的波粒二象性1672牛頓微粒說T/年惠更斯波動說1690麥克斯韋電磁說18641905愛因斯坦光子說波動性粒子性1909愛因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波動性。1924德布羅意粒子的波粒二象性實物粒子既具有粒子性，也具有波動性。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物粒子，如電子，質(zhì)子等。于是他提出實物粒子也具有波動性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波.法國物理學(xué)家，1929年諾

3、貝爾物理學(xué)獎獲得者，波動力學(xué)的創(chuàng)始人，量子力學(xué)的奠基人之一。 一個質(zhì)量為m的實物粒子以速率v 運動時，即具有以能量E和動量P所描述的粒子性，同時也具有以頻率和波長所描述的波動性。h粒子性波動性二者通過h來聯(lián)系德布羅意波（物質(zhì)波）的波長一切實物粒子都有波動性 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 結(jié)果表明，子彈的波長小到實驗難以測量的程度。所以，宏觀物體只考慮其粒子性即可。德布羅意波（物質(zhì)波）：任何一個運動著的物體都有一種波與它

4、對應(yīng)，這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波（物質(zhì)波）。 試估算一個中學(xué)生（m50kg）在跑百米（v7m/s）時的德布羅意波的波長。宏觀物體的波動性是不顯著的，對宏觀物體不必考慮其波動性，只考慮其粒子性即可。1. 電子衍射實驗1 1927年 C.J.戴維森與 G.P.革末作電子衍射實驗，驗證電子具有波動性。 戴維遜和革末的實驗是用電子束垂直投射到鎳單晶，電子束被散射。其強度分布可用德布羅意關(guān)系和衍射理論給以解釋，從而驗證了物質(zhì)波的存在。探測器電子束電子槍鎳單晶三.物質(zhì)波的實驗驗證 1927年 G.P.湯姆遜（J.J.湯姆遜之子） 也獨立完成了電子衍射實驗。與 C.J.戴維森共獲 1937 年諾貝爾物理學(xué)獎。屏 P多晶薄膜高壓柵極陰極2. 電子衍射實驗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.電子雙縫實驗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