物理人教版（2019）选择性必修第三册4.5粒子的波动性和量子力学的建立（共31张ppt）

(共31张PPT)
4.5 粒子的波动性和量子力学的建立
课前思考
通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。
那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢
观察下面的演示实验，你能否做出合理的猜想？
微观粒子
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粒子的波动性
德布罗意波的提出
法国物理学家。1892年8月15日生于下塞纳的迪耶普。出身贵族。1910年获巴黎大学文学学士学位，1913年获理学硕士学位。第一次世界大战期间，在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站服役。战后一方面参与他哥哥的物理实验工作，一方面拜朗之万为师，研究与量子有关的理论物理问题，攻读博士学位。
德布罗意
德布罗意是爱因斯坦光量子假说的追随者，但他深感爱因斯坦地光量子理论并没有使从牛顿-惠更斯时代起就存在的光的微粒说和波动说的分歧得到解决，只不过是使光的微粒说又重新抬头而已。
因此他战后重新开始理论物理学的研究时，就把自己工作的重点放在用统一的理论描述光的行为，即想给光量子假说再披上一件波动的外衣，同时希望能把这一结论推广到实物粒子上。
德布罗意在获得诺贝尔奖的演讲《电子的波动性》节选
人们无法理解，为什么对于光来说，需要两种相互矛盾的学说，即波动说和微粒说。为什么原子中的电子只有可能进行某些运动，而按经典概念它应当有无穷多的运动。……
当我开始思考这些困难时，主要有两个问题吸引着我。第一个问题是，不能认为光量子理论是令人满意的，因为它是用ω=hν这个关系式来确定光微粒的能量，其中包含着频率ν。可是纯粹的粒子理论不包含任何定义频率的因素。对于光来说，单是这个理由就需要同时引进粒子的概念和周期的概念。另一个问题是，确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，而至今物理学中涉及整数的只有干涉现象和本征振动现象。这使我想到，不能用简单的微粒来描述电子本身，而应当赋予它们以周期的概念。
于是我得出指导我进行研究的全部概念，对于物质和辐射，尤其是光，需要同时引进微粒概念和波动概念。
物质波假设的提出
物质波的实验验证：戴维孙-革末实验
X 射线照在晶体上可以产生衍射，如果物质波理论正确，那么电子打在晶体上也能观察电子衍射。
物质波的实验验证：电子衍射实验
多晶 铝 箔
量子力学的建立
3.代表人物:
泡利
玻尔和
泡利
量 子 理 论 的 发 展
玻尔
索末菲
量 子 理 论 的 发 展
泡利
海森堡
玻尔
G·P·汤姆逊
戴维森
量 子 理 论 的 发 展
德布罗意
提出物质波
1923年，31岁
狄拉克
非相对论量子力学
1926年，24岁
波恩
对波函数的物理诠释
玻尔
互补原理和对量子力学诠释
1927年
海森堡
提出矩阵力学
1925年，24岁
薛定谔
提出波动方程
1926年，39岁
量 子 理 论 的 发 展
泡利
提出不相容原理
1924年
量子力学：量力而行
玻尔：谁如果在量子面前不感到震惊，他就不懂得现代物理学；同样如果谁不为此理论感到困惑，他也不是一个好的物理学家。
思考与讨论
量子力学冲破了经典物理的局限，迅速发展起来，成为我们研究微观世界的有力武器。
普朗克、卢瑟福、玻尔、德布罗意、薛定谔、海森堡等科学家为追求真理而勇于探索的精神，成为我们学习的榜样。
请在课下阅读《量子物理史话》、《日出》等优秀科普作品。