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高中物理选修--粒子的波动性


法国物理学家, 波动力学的创始 人,量子力学的 奠基人之一。
1924年,在博士论文《关于量子理 论的研究》中把光的波粒二象性推广到 实物粒子,如电子,质子等。提出实物 粒子也具有波动性.这种与实物粒子相 联系的波称为德布罗意波。
它的直觉来自对称和类比思想
爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重 大意义,誉之为“揭开一幅大幕的一角”。
科学狂想曲——我们也是波! 德布罗意1923年发表了有关“波和粒子”
的论文,提出了物质波的概念。
实物粒子也具有波动性,即每一个运动 的粒子都与一个对应的波相联系.这种波叫 德布罗意波(物质波)。
德布罗意原来的专业是历史,在其
哥哥的影响下改学理论物理。这使得他 比一般物理学家更容易打破经典物理观 念的束缚。
光是微粒
Guang:“我是谁?”
粒子的波动性
光的波动性
光的粒子性
能量量子化
光的干涉 衍射 电磁论
黑体辐射 光电效应 康普顿效应
ε hν
光的波动性 光的粒子性
光具有 波粒二象性
p h

粒子性
波动性
粒子性
波动性
光具有 波粒二象性
光同时具有波动性和粒子性
光的波长越长,波动性越明显; 光的波长越短,粒子性越明显。
电子的动能Ek=100eV,m=9.0×10-31kg, 求 它的德布罗意波长。
p mv 2mEk 5.410 24 kgm/s h h =1.23×10-10m
mυ p
实物粒子的物质波波长特别小,必须有相应大小 的孔或障碍物才能观察到明显的衍射现象。
德国物理学家劳厄因用X 射线照 在晶体上获得衍射图样而获得1914年 诺贝尔物理学奖。
1960年,C.Jonson完成了 电子双缝干涉实验。后来的实 验证明中子和各种原子、分子 等微观粒子也具有波动性。
我们真的也是波!
既然电子是波动,那么电子的波动方程是什么?
薛定谔方程
全世界一半的智慧
一切宏观物体都有波动性
质量 m = 0.01kg,速度 v = 300 m/s 的子弹的 德布罗意波长为
1929年,拥有法国公爵和德国王子 头衔的德布罗意成为第一个凭借博士论 文(提出的物质波的假设)获得诺贝尔 物理学奖(1929年)的人。
能量为E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波
相联系,并遵从以下关系:
E=mc2=hv
p mv h λ
这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质
波或概率波),其波长 称为德布罗意波长。
德布罗意
(Louis Victor Duc de Broglie,1892—1987)
“整个世纪以来(指19世纪) 在光学中比起波动的研究方法来, 如果说是过于忽视了粒子的研究 方法的话,那么在实物的理论中, 是否发生了相反的错误呢?是不 是我们把粒子的图象想得太多, 而过分忽略了波的图象呢。”
光这种具有典型的波动性的物质能具有粒子性, 实物粒子为什么不能同时具有波动性呢?
宏观物体更容易表现出粒子性,而极难被检 测到波动性。
运用类比思维,德布罗意在论文中提出,用加速 过的电子流照射晶体作衍射实验的想法。
戴维孙-革末实验
1927年,Davisson和Germer 成功进行了电子的衍射实验。 (二人凭借该实验获得1937年诺贝尔物J.汤姆孙之子) 独立完成了电子衍射实验.与戴维孙、革 末分享了 1937 年诺贝尔物理学奖.
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