第04节光的波粒二象性VIP免费

第四节光的波粒二象性德布罗意(deBroglie,1892-1987)1、有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？3、布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。”2、如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？那么光的本性到底是什么？光的本性光的本性密立根光电效应实验光学发展史光学发展史1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1801托马斯·杨双缝干涉实验1814菲涅耳衍射实验赫兹电磁波实验1888赫兹发现光电效应19161922康普顿效应牛顿微粒说占主导地位波动说渐成真理1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1909爱因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性。光学发展史光学发展史hmc2hmcp粒子性波动性（具有能量）（具有频率）（具有动量）hph架起了粒子性与波动性之间的桥梁一、光的波粒二象性一、光的波粒二象性（具有波长）61923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，人们对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。二、德布罗意物质波的假设1.物质波的引入1.物质波的引入光具有粒子性，又具有波动性。其他的粒子会不会也有呢？一切实物粒子都有具有波粒二象性?实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。1672牛顿微粒说T/年惠更斯波动说1690麦克斯韦电磁说18641905爱因斯坦光子说波动性粒子性1909爱因斯坦光的波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性。1924德布罗意粒子的波粒二象性实物粒子既具有粒子性，也具有波动性。二、粒子的波粒二象性二、粒子的波粒二象性德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用类比方法分析问题。二、粒子的波粒二象性德布罗意，法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。一个质量为m的实物粒子以速率V运动时，即具有以能量ε和动量p所描述的粒子性，同时也具有以频率ν和波长λ所描述的波动性。EPh粒子性波动性二者通过h来联系hPhmvh二、粒子的波粒二象性德布罗意波（物质波）的波长三、物质波的实验验证由于德布罗意博士论文独创性，得到了答辩委员会的高度评价，但是人们总觉得他的想法过于玄妙，无法接受。于是，有人质问：有什么可以验证这一新的观念？如果你是德布罗意，将如何验证自己的观点？0.1nm三、物质波的实验验证X射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。电子衍射实验11927年C.J.戴维森与G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。KGBD探测器电子束电子枪U镍单晶CsUKG屏P多晶薄膜高压栅极阴极电子衍射实验2电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。1927年G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子）也独立完成了电子衍射实验。与C.J.戴维森共获1937年诺贝尔物理学奖。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样三、物质波的实验验证三、物质波的实验验证2、电子双缝干涉实验1961年琼森（ClausJönsson）将一束电子加速到50Kev，让其通过一缝宽为a=0.510-6m，间隔为d=2.010-6m的双缝,当电子撞击荧光屏时,发现了类似于双缝干涉实验结果.三、物质波的实验验证三、物质波的实验验证计算1：速度v=300m/s飞行的子弹，质量为m=0.01kg，对应的德布罗意波长为多少？波长实在太小！波动性不明显！mmmvhPh3434102.230001.010626.6计算2：电子m=9.110-31Kg,速度v=5.0107m/s,对应的德布罗意波长为：结论：宏观物体的质量一般较大，动量较大，对应波长较小，波动性不明显。只有微观粒子的波动性较显著为何看不见，也察觉不到宏观物体的波动性？nmmvh2104.1四.粒子的波粒二象性的应用电子显微镜电子显微镜下的灰尘电子显微镜下的薰衣草叶子电子显微镜下的红细胞一、光本质的探索一、光的波...