3　粒子的波動性

1、,2,粒子的波動性,3,物質波的實驗驗證,光的波粒二象性,1,17.3 粒子的波動性,波粒二象性發(fā)展歷程（一）,波粒二象性發(fā)展歷程（二）,波粒二象性發(fā)展歷程（三）,發(fā)展歷程,光的波粒二象性,光的波動性 笛卡兒提出的兩點假說 格里馬第發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象 胡克提出了“光是以太的一種縱向波” 牛頓用微粒說闡述了光的顏色理論 惠更斯提出了波動學說比較完整的理論 新的波動學說牢固的建立起來,發(fā)展歷程,光的波粒二象性,光的粒子性 光的偏振現(xiàn)象和偏振定律的發(fā)現(xiàn) 菲涅耳與阿拉戈建立了光波的橫向傳播理論,發(fā)展歷程,光的波粒二象性,爭論結束 在新的事實與理論面前，光的波動說與微粒說之爭以“光具有波粒二象性”而落下

2、了帷幕。 即：光粒子的運動軌跡是呈周期性的波。 光的波動說與微粒說之爭從十七世紀初笛卡兒提出的兩點假說開始，至二十世紀初以光的波粒二象性告終，前后共經(jīng)歷了三百多年的時間。牛頓、惠更斯、托馬斯楊、菲涅耳等多位著名的科學家成為這一論戰(zhàn)雙方的主辯手。正是他們的努力揭開了遮蓋在“光的本質”外面那層撲朔迷離的面紗。,光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性,根據(jù)實驗提出光子說,即電磁輻射的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的,它們是一份一份地進行的.每一份能量叫做一個能量子(或光量子、光子).在空間傳播的光(即電磁輻射)也是由光子組成.每個光子所具有的能量E和它的頻率”成正比,即E=h,比例常數(shù)萬是一個普適恒量

3、,叫做普朗克恒量(或普朗克常數(shù)).由于=c/(為波長),光子的動量p=Ec=hc=h/. 光速是光子運動的傳播速度,粒子的波動性,德布羅意假說,德布羅意假說作為量子力學的前奏，路易斯德布羅意的物質波理論有著特殊的重要性。說明了波長和動量成反比；頻率和總能成正比之關系，是路易德布羅意于1923年在他的博士論文提出的。,物理學中，物質波（即德布羅意波）系指所有物質的波（見波粒二象性）。德布羅意說明了波長和動量成反比；頻率和總能成正比之關系，是路易德布羅意于1923年在他的博士論文提出的。 第一德布羅意方程指出，粒子波長（亦稱“德布羅意波長”）和動量p的關系：（下式中普朗克常數(shù)h、粒子靜質量m、粒子

4、速度v、洛倫茲因子和真空光速c）,物質波的實驗驗證,發(fā)展歷程,德布羅意曾設想，晶體對電子束的衍射實驗，有可能觀察到電子束的波動性。人們希望能夠實現(xiàn)這一預見。耐人尋味的是，正在這個時候，有兩個令人迷惑不解的實驗結果也在等待理論上作出正確的解釋。這兩個實驗就是冉紹爾(C.W.Ramsauer)的電子-原子碰撞實驗和戴維森(C.J.Davisson)的電子散射實驗。,物質波的實驗驗證,發(fā)展歷程,1913年，德國物理學家冉紹爾發(fā)展了一種研究電子運動的實驗方法，人稱冉紹爾圓環(huán)法,用這種方法可以高度精確地確定慢電子的速度和能量,粒子間相互碰撞的有效截面概念就是冉紹爾首先提出來的。第一次世界大戰(zhàn)后，冉紹爾繼

5、續(xù)用他的圓環(huán)法進行慢速電子與各種氣體原子彈性碰撞的實驗研究。1920年，他在題為：氣體分子對慢電子的截面一文中報道了他發(fā)現(xiàn)氬氣有特殊行為。,物質波的實驗驗證,發(fā)展歷程,戴維森和革末得出結論。既然小的晶面排列很亂，無法進行系統(tǒng)的研究，他們就作了一塊大的單晶鎳，并切取一特定方向來做實驗。他們事前并不熟悉這方面的工作，所以前后花了近一年的時間，才準備好新的鎳靶和管子。有趣的是，他們?yōu)槭煜ぞw結構做了很多X射線衍射實驗，拍攝了很多X射線衍射照片，可就是沒有將X射線衍射和他們正從事的電子衍射聯(lián)系起來。他們設計了很精巧的實驗裝置，鎳靶可沿入射束的軸線轉360，電子散射后的收集器也可以取不同角度，顯然他們的目標已從探索原子結構，轉向探索晶體結構。1926年繼續(xù)做電子散射實驗，然而結果并不理想，總得不到偶然事件之后的那種曲線。,物質波的實驗驗證,發(fā)展歷程,40