高二物理选修35波粒二象性全章课件新课标人教版.ppt

应 用 光电管 德布罗意波 波粒二象性 一、德布罗意的物质波 不确定度关系（uncertainty relatoin) 2) 将狭缝A 挡住 —— 子弹通过狭缝B在屏幕C上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大 P2 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布 遇到的困难 经典电磁理论在解释康普顿效应时 2. 无法解释波长改变和散射角的关系。 射光频率应等于入射光频率。 其频率等于入射光频率，所以它所发射的散 过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动， 1. 根据经典电磁波理论，当电磁波通 光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的 子能量几乎不变，波长不变。 小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光 光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远 2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞， 是散射光的波长大于入射光的波长。 部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于 1. 若光子和外层电子相碰撞，光子有一 结果，具体解释如下： 3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度 有关，所以波长改变和散射角有关。 光子理论对康普顿效应的解释 三.康普顿散射实验的意义 （1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； （2）首次在实验上证实了“光子具有动量” 的假设； （3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中， 动量和能量守恒定律仍然是成立的。 康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的 几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于 “混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只 考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。 康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。 康 普 顿 效 应 康 普 顿 效 应 康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖 (1892-1962)美国物理学家 1927 1925—1926年，吴有训用银的X射线(?0 =5.62nm) 为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质， 四、吴有训对研究康普顿效应的贡献 1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作. 对证实康普顿效应作出了 重要贡献。 在同一散射角( )测量 各种波长的散射光强度，作 了大量 X 射线散射实验。 （1897-1977） 吴有训 光子的能量和动量 动量能量是描述粒子的, 频率和波长则是用来描述波的 第三节、粒子的波动性 1、德布罗意波（物质波） De . Broglie 1923年发表了题为“波和粒子”的论文，提出了物质波的概念。 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，那末在实物的理论中，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” 德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 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”。 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。 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 　　后来，大量实验都证实了：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λ= 。 【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。