4.5粒子的波动性和量子力学的建立（共14张ppt）

(共14张PPT)
4.5 粒子的波动性和量子力学的建立　
复习回顾：
光具有波动性，又有粒子性，即波粒二象性。
1.光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象。
2.光在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，康普顿效应。
思考：我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢？
一、粒子的波动性
他认为，“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？”
德布罗（De·Broglie）
德布罗意提出假设：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。粒子的能量 ε 和动量p 跟它所对应的波的频率v和波长 λ 之间，遵从如下关系：
一、粒子的波动性
这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波（de Broglie wave），也叫作物质波（matter wave）。
二、物质波的实验验证
1.电子衍射实验：
1927年戴维孙和G. P. 汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似图4.5-1的衍射图样，从而证实了电子的波动性。
3.德布罗意提出物质波的观念被实验证实，表明电子、质子、原子等粒子不但具有粒子的性质，而且具有波动的性质。换句话说，它们和光一样，也具有波粒二象性。
2.电子德布罗意波的干涉现象。
三、量子力学的建立
1.这些成功的理论中，普朗克常量都扮演了关键性的角色。
2.在众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学。
四、量子力学的应用
1.量子力学推动了核物理和粒子物理的发展
中国第四代核反应堆
四、量子力学的应用
2.量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展
核磁共振
铯原子钟
四、量子力学的应用
3.量子力学推动了固体物理的发展
集成电路
1．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是（　　）
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性
C
2．法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长λ=h/p，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波。如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2。则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为（　　）
A．λ1∶λ2＝1∶2
B．λ1∶λ2＝4∶1
C．λ1∶λ2＝2∶1
D．λ1∶λ2＝1∶4
A
3．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（　　）
A．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
B．β射线在经过过饱和酒精蒸气时会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
CD
4．电子束穿过铝箔后，下列说法中正确的是（ ）
A．仍沿直线运动
B．将发生衍射
C．与光的行射图样类似
D．以上说法都不对
BC
5．波粒二象性是微观粒子的基本特征，以下说法正确的是( )
A.光电效应现象揭示了光的波动性
B.热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性
C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
B