第26章 波粒二象性.pptVIP

第26章 波粒二象性 本章主要内容 §1-1 黑体辐射 §1-2 光电效应 §1-3 光的二象性 光子 §1-4 Compton 散射 §1-5 实物粒子的波动性 §1-6 概率波与概率幅 §1-7 不确定关系 §26-1 黑体辐射 §26-2 光电效应 §26-3 光的二象性 光子 §26-4 Compton散射 §26-5 实物粒子的波动性 §26-6 概率波与概率幅 §26-7 不确定关系 年轻的de Broglie是在其博士论文中（1924）提出物质波假设的，但 当时并没有实验依据，他的思想没有被当时的多数物理学家注意，连他 的导师朗之万也感到惊讶。 de Broglie打印了三份论文，一份给导师， 一份寄给光子理论的创立者A. Einstein， Einstein随即对物质波的观点给 予高度的评价。他说：我相信这一假设的意义远远超出了单纯的类比。 后来，1927年de Broglie的物质波假设在实验上得到了证实。物质波 思想的确立，对人们认识微观粒子的特性，寻找适用于微观领域的新理 论起了及其重要的作用，事实上，几乎在假设被实验证实的同时，引发 了量子力学的建立。 年轻的de Broglie是在其博士论文中（1924）提出物质波假设的，但 当时并没有实验依据，他的思想没有被当时的多数物理学家注意，连他 的导师朗之万也感到惊讶。 de Broglie打印了三份论文，一份给导师， 一份寄给光子理论的创立者A. Einstein， Einstein随即对物质波的观点给 予高度的评价。他说：我相信这一假设的意义远远超出了单纯的类比。 后来，1927年de Broglie的物质波假设在实验上得到了证实。物质波 思想的确立，对人们认识微观粒子的特性，寻找适用于微观领域的新理 论起了及其重要的作用，事实上，几乎在假设被实验证实的同时，引发 了量子力学的建立。 Compton Scattering §1-4 Compton散射 当 X射线射到物质上发生散射时，散射光中除了有与原入射光波长相同的成分外，还发现有更长波长的成分，这种波长改变的散射称为Compton散射或Compton效应。 由（美）A. H. Compton首先发现（1921~1923年） 吴有训进一步定量研究（1927年） 光谱仪 X光 散射物质 Compton散射无法用经典电磁理论解释。 §1-4 Compton散射 电子 入射光子 散射光子 用光子理论解释Compton散射： 单个光子与金属中的单个自由电子发生弹性碰撞，碰撞前自由电子的动能为kT数量级，可以忽略不计（远小于X射线的光子能量h?）。 Compton波长 由动量守恒，有 由能量守恒，有 得 即 推导 §1-4 Compton散射 返回 联立 §1-4 Compton散射 说明：? Compton 散射的意义：用光子理论解释实验结果获得了成功，它有利地证明了光的波粒二象性，且证明了光子服从动量守恒和能量守恒定律及狭义相对论。在量子论发展过程中起了重要作用。（由此光子理论为人们广泛接受） ? 对散射光中原入射光成分的解释： 入射光对原子剩余部分（除自由电子）的散射也同时存在，但它的静止质量远大于电子m0，相应的波长太小，无法观测到。Rayleigh散射 ? 为什么入射光用X光？ 用X光入射 ，明显； 若用可见光 ，观察不到 [例1] 某电阴极对于?1 = 491nm的单色光，发射光电子的截止电压为 0.71V，当改用波长为?2的单色光时，其截止电压升为1.43V，求?2是多少？ [例2] 在一次Compton散射中，入射光子传递给电子的最大能量为Ek，电子的静止质量为m0，则入射光子的能量为多少？ 解：光子散射角? = ? 时电子获得的能量最大，电子的反冲动量沿入射光子的方向。由动量守恒和能量守恒，有 又由相对论动量与能量的关系，有 故 解： 解得 The Wave Nature of a Matter Particle §1-5 实物粒子的波动性 对光的波粒二象性认识：过去—波动性，现在—粒子性。 对于过去被认为是粒子的东西，是否也有尚未被认识到的波动性呢？ 1924年，L. V. de Broglie（法）就是在光的波粒二象性的启发下，意识到实物粒子也应具有波粒二象性，即实物粒子也具有波动性。 ——对称性思想 整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的