粒子的波动性

课件15张PPT。第十七章　波粒二象性第三节 崭新的一页：粒子的波动性（第1课时）
　 德布罗意波 波粒二象性一、德布罗意的物质波德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 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。 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，用对比的方法分析问题。
1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
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”。 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 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。一切实物粒子都有波动性吗?
　　后来，大量实验都证实了微观粒子如质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布洛意关系。
　一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？
　质量 m = 0.01kg，速度 v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长为
　　　　　　
计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度。所以，宏观物体只表现出粒子性。由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长。 【例1】试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。解：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则
由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。例题2 (1)电子动能Ek=100eV；(2)子弹动量p=6.63×106kg.m.s-1, 求德布罗意波长。 解 (1)因电子动能较小，速度较小，可用非相对论公式求解。=1.23?(2)子弹:= 1.0×10-40m 可见，只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。h= 6.63×10-34J·s 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。德布罗意关系如速度v=5.0?102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对应的德布罗意波长为：如电m=9.1?10-31kg，速度v=5.0?107m/s, 对应的德布罗意波长为：太小测不到！X射线波段2、戴维逊－革末实验 1927年，Davisson和Germer 进行了电子衍射实验。
（该实验荣获1937年Nobel 物理学奖） 电子束垂直入射到镍单晶的水平面上，在 散射方向上探测到一个强度极大。 （可用晶体对X射线的衍射方法来分析）再见