3-粒子的波动性-(4)VIP免费

1粒子的波动性粒子的波动性2实物粒子的波粒二象性、实物粒子的波粒二象性、不确定关系不确定关系31923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。一、德布罗意物质波的假设一、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。光子能量和动量为hE上面两式左边是描写粒子性的E、P；右边是描写波动性的、。将光的粒子性与波动性联系起来。hP实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。一切实物粒子都有具有波粒二象性。chm4实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波长称为德布罗意波长。2.德布罗意关系式2.德布罗意关系式德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子，动量为P的粒子波长：Phmvhvmhe德布罗意公式德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖。5例1：试计算动能分别为100eV、1MeV、1GeV的电子的德布罗意波长。解：由相对论公式：222020,PCEEEEEk得：22202121cmEEcEEEcPekkkk代入德布罗意公式，，有：Ph222cmEEhcekk若：Ek<>m0c2则：kkEhcEhc27则：（1）当EK=100eV时，电子静能E0=m0c2=0.51MeV，有：20cmEkkEcmhc202以上结果与X射线的波长相当，（4）当EK=1MeV时，有：)(1073.8213202mcmEEhckk2196834)106.1(1051.010021031063.6m101023.18例2：质量m=50Kg的人，以v=15m/s的速度运动，试求人的德布罗意波波长。解：15501063.634m108.837)(1024.115mEhck20cmEk（4）当EK=1GeV时，，有：Phmvh上面的结果说明宏观物体的波动性是不显著的，对宏观物体不必考虑其波动性，只考虑其粒子性即可。9电子在轨道运动时，当电子轨道周长恰为物质波波长的整数倍时，可以形成稳定的驻波，这就对应于原子的定态。,2nrn,mvhmvnhrn2nmvrL2nh3,2,1n3.从德布罗意波导出玻尔角动量量子化条件3.从德布罗意波导出玻尔角动量量子化条件电子波动反映到原子中，为驻波。10eUmv221由mvP代入meUP2Ph15000106.1101.921063.6193134meUh2m10111例：求静止电子经15000V电压加速后的德波波长。解：静止电子经电压U加速后的动能11912X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。1927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。4.德布罗意波的实验验证4.德布罗意波的实验验证1.电子衍射实验1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探测器探测器电子束电子束电子枪电子枪U镍单晶镍单晶13电流有一峰值，此实验验证了电子具有波动性，实验发现，电子束强度并不随加速电压而单调变化，而是出现一系列峰值。UI54当U=54V,θ=500时电子加速eUvme221eUmvmee2)(2eUmhphe2电子束在两晶面反射加强条件：kdsin214镍单晶065250180Kg1011.931emV,54U065,1ksin2dnm165.0与实验值相差很小。这表明电子具有波动性，实物粒子具有波动性是正确的。PheUmhe2kdsin254106.1101.921063.6193134nm167.0再由：65sin1091.0210电子衍射掠射角：,1091.010md151927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。CsUKG屏屏PP多晶多晶薄膜薄膜高压高压栅极栅极阴极阴极动画动画2.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。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。13165.德布罗意波的统计解释5.德布罗意波的统计解释究竟怎样理解波和它所描写的粒子之间的关系?对这个问题曾经有过各种不同...