大学物理学50第十六章16-5德布罗意波实物粒子的二象性16-6不确定关系剖析.ppt

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 广东海洋大学理学院教学课件 * 大学物理学电子教案 量子物理（3） 16-5 德布罗意波 实物粒子的二象性 16-6 不确定关系 复 习 康普顿效应 氢原子的玻尔理论 氢原子光谱的规律性 卢瑟福的原子有核模型 氢原子的玻尔理论 弗兰克-赫兹实验 实验装置 实验结果 解释 思想方法 自然界在许多方面都是明显地对称的，他采用类比的方法提出物质波的假设 . “整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽略了粒子的研究方法； 在实物理论上，是否发生了相反的错误呢 ？ 是不是我们关于‘粒子’的图象想得太多 ，而过分地忽略了波的图象呢？” 法国物理学家德布罗意（Louis Victor de Broglie 1892 – 1987 ) 一　德布罗意假设（1924 年 ） 德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性 . 德布罗意公式 2）宏观物体的德布罗意波长小到实验难以测量的程度，因此宏观物体仅表现出粒子性 . 注 意 1）若 则 若 则 例 在一束电子中，电子的动能为 ，求此电子的德布罗意波长 ？ 解 此波长的数量级与 X 射线波长的数量级相当. 例 计算质量 , 速率 的子弹的德布罗意波长 . 无法观察 例2 从德布罗意波导出氢原子波尔理论中角动量量子化条件. 解 两端固定的弦，若其长度等于波长则可形成稳定的驻波. 将弦弯曲成圆时 电子绕核运动德布罗意波长 角动量量子化条件 —— G . P . 汤姆孙电子衍射实验 ( 1927年 ) 电子束透过多晶铝箔的衍射 K 电子双缝衍射图 二　德布罗意波的实验证明 注意 不仅是电子，而且其他实物粒子，如质子、中子、氦原子等都已证实具有波动性，波动性是所有微观粒子的固有属性. 中子衍射 射线衍射 X X射线经晶体的衍射图 电子射线经晶体的衍射图 三 应用举例 1932年德国人鲁斯卡成功研制了电子显微镜 . （电子束是有磁透镜聚焦后照射在样品表面形成衍射图像） 目前分辨率：0.2nm 　　电子显微镜下的海棉针状体 　　1981年德国人宾尼希和瑞士人罗雷尔制成了扫瞄隧道显微镜. 用于纳米材料、生命科学和微电子学的研究. 横向分辨率：0.1nm, 纵向分辨率：0.001nm. 四　德布罗意波的统计解释 经典粒子 不被分割的整体，有确定位置和运动轨道 ；经典的波 某种实际的物理量的空间分布作周期性的变化，波具有相干叠加性 . 二象性 要求将波和粒子两种对立的属性统一到同一物体上 . 1926 年玻恩提出 德布罗意波是概率波 . 统计解释：在某处德布罗意波的强度是与粒子在该处邻近出现的概率成正比的 . 概率概念的哲学意义：在已知给定条件下，不可能精确地预知结果，只能预言某些可能的结果的概率 .